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高超声速横向喷流的三维数值模拟

国防科技大学学报 2003年第5期25卷 14-17页

作者：田正雨范晓墙李桦国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

采用有限体积法,结合半隐的Harten TVD格式和Baldwin Lomax代数湍流模型,求解了三维全N S方程,计算了超声速气流干扰流场,并与实验数据进行了比较,模拟清晰地捕捉到喷流附近复杂波系结构和旋涡结构,并且显示出了弹体表面受到喷流影响的... 详细信息

采用有限体积法,结合半隐的Harten TVD格式和Baldwin Lomax代数湍流模型,求解了三维全N S方程,计算了超声速气流干扰流场,并与实验数据进行了比较,模拟清晰地捕捉到喷流附近复杂波系结构和旋涡结构,并且显示出了弹体表面受到喷流影响的区域,说明横向喷流干扰对弹体影响非常大。

关键词：横向喷流 N-S方程 Harten-TVD格式分离高超声速飞行器三维数值模拟

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六类高超声速激波-激波干扰的数值模拟研究

空气动力学学报 2004年第3期22卷 361-364页

作者：田正雨李桦范晓樯国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

基于粘性全N S方程,利用有限体积法进行数值离散,对Ⅰ到Ⅵ六种类型的激波-激波干扰现象进行了数值模拟,其中采用了二阶Harten TVD格式,LU隐式算法以及Baldwin Lomax代数湍流模型。每种类型都得到了清晰的干扰流场结构,其中Ⅳ型干扰的模... 详细信息

基于粘性全N S方程,利用有限体积法进行数值离散,对Ⅰ到Ⅵ六种类型的激波-激波干扰现象进行了数值模拟,其中采用了二阶Harten TVD格式,LU隐式算法以及Baldwin Lomax代数湍流模型。每种类型都得到了清晰的干扰流场结构,其中Ⅳ型干扰的模拟结果与实验结果进行了比较,符合较好。数值模拟结果的对比指出,由入射位置差异引起的不同类型激波-激波干扰结构有很大不同,对壁面压强分布的影响也存在较大差异。

关键词：激波干扰高超声速 TVD格式流场结构 N-S方程有限体积法湍流模型二阶数值离散隐式

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任意折射率的三维离散空间光线追迹方法研究

光学学报 2010年第3期30卷 696-701页

作者：冯定华潘沙田正雨李桦国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

介绍了Runge-Kutta光线追迹方法,并以此作为任意折射率介质中光线追迹基本手段;针对具有折射率任意分布性质并且离散的三维流场空间,建立了流场空间任意点的折射率和折射率梯度计算方法;在追迹过程中,提出了追迹步长根据当地折射率梯度... 详细信息

介绍了Runge-Kutta光线追迹方法,并以此作为任意折射率介质中光线追迹基本手段;针对具有折射率任意分布性质并且离散的三维流场空间,建立了流场空间任意点的折射率和折射率梯度计算方法;在追迹过程中,提出了追迹步长根据当地折射率梯度和网格几何尺寸自适应调节的思想和方法,用于提高追迹的精度和效率。结果表明,建立的光线追迹方法适用于三维离散空间折射率任意分布的光线追迹,具有较高的精度和效率。

关键词：几何光学光线追迹步长自适应任意折射率梯度计算

流场自适应叉树网格数值模拟三维复杂超声速流场

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计算物理 2006年第3期23卷 361-365页

作者：田正雨李桦潘沙国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

建立了基于分区结构网格的三维贴体叉树形网格的数据结构,并阐述了在此基础上进行自适应分裂/合并判别方法.为节省网格量和保证流场结构捕捉质量,提出对自适应程度进行区域性控制,以及对流场结构进行“保护”性预加密的优化方式.通过应... 详细信息

建立了基于分区结构网格的三维贴体叉树形网格的数据结构,并阐述了在此基础上进行自适应分裂/合并判别方法.为节省网格量和保证流场结构捕捉质量,提出对自适应程度进行区域性控制,以及对流场结构进行“保护”性预加密的优化方式.通过应用该网格对三维复杂超声速流场算例的计算,证明该方法对网格加密控制方便,对流场结构分辨率高.

关键词：自适应叉树网格各向异性三维激波/激波干扰

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任意多面体的快速非结构网格生成算法

国防科技大学学报 2013年第6期35卷 20-24页

作者：刘枫李桦田正雨潘沙国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

对于包含复杂气动外形的CFD数值模拟,网格生成是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。建立了基于可视面的适用于任意多面体的快速初始化算法;改进了Delaunay生成算法后使用Delaunay改进生成算法细化网格,讨论了网... 详细信息

对于包含复杂气动外形的CFD数值模拟,网格生成是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。建立了基于可视面的适用于任意多面体的快速初始化算法;改进了Delaunay生成算法后使用Delaunay改进生成算法细化网格,讨论了网格质量判定依据对网格生成的影响,通过开发Delaunay面交换技术优化网格生成过程;建立了基于顶点弹簧理论的网格优化方法,以提高网格生成的质量。结果表明,本文建立的算法效率较高。

关键词：任意多面体非结构网格阵面推进 Delaunay 网格细化

基于MPI+CUDA的异构并行可压缩流求解器

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国防科技大学学报 2014年第1期36卷 6-10页

作者：刘枫李桦田正雨潘沙国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

在CPU/GPU异构体系结构计算集群上,建立了基于MPI+CUDA的异构并行可压缩流求解器。讨论了异构结构上的可压缩流并行算法的并行模式,在CPU上执行计算密集度低、指令复杂的计算任务,在GPU上执行计算密集度高、指令单一的计算任务。通过数... 详细信息

在CPU/GPU异构体系结构计算集群上,建立了基于MPI+CUDA的异构并行可压缩流求解器。讨论了异构结构上的可压缩流并行算法的并行模式,在CPU上执行计算密集度低、指令复杂的计算任务,在GPU上执行计算密集度高、指令单一的计算任务。通过数个算例,对比了异构并行计算和传统CPU并行计算计算结果和计算效率。将该算法运用于高超声速流动的数值模拟中,数值结果显示,基于MPI+CUDA的异构并行可压缩流求解器鲁棒性好,计算效率较CPU同构并行计算提高10倍以上。

关键词：消息传递接口统一计算设备架构异构计算可压缩流

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三维各向异性叉树网格流场自适应算法研究

计算力学学报 2006年第6期23卷 794-799页

作者：田正雨李桦李晓宇国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

建立了三维叉树形网格的数据结构,并将结构网格的有限体积法引入到叉树网格中,建立了相应的NS方程求解方法。在此基础上完善了包括各向异性自适应判别、合并/分裂、网格优化等步骤的算法,并提出了对流场结构进行“保护”性加密的优化加... 详细信息

建立了三维叉树形网格的数据结构,并将结构网格的有限体积法引入到叉树网格中,建立了相应的NS方程求解方法。在此基础上完善了包括各向异性自适应判别、合并/分裂、网格优化等步骤的算法,并提出了对流场结构进行“保护”性加密的优化加密方式。基于自适应叉树网格对高超声速横向喷流流场进行了数值模拟,捕捉到细致的流场结构,并将壁面压力系数计算值与文献试验值比较,得到了很好的模拟效果,具有较高的流场分辨精度。

关键词：叉树网格自适应各向异性横向喷流

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一类新型激波捕捉格式的耗散性与稳定性分析

物理学报 2015年第2期64卷 316-323页

作者：谢文佳李桦潘沙田正雨国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073

高超声速流动是高复杂性的可压缩黏性流动,其中存在激波、剪切层、激波/激波干扰、激波/边界层干扰、旋涡与分离流动等复杂流场结构.对其进行准确模拟需要使用低耗散、强鲁棒性的激波捕捉方法.本文基于一类新型的通量项分裂方法,提出了... 详细信息

高超声速流动是高复杂性的可压缩黏性流动,其中存在激波、剪切层、激波/激波干扰、激波/边界层干扰、旋涡与分离流动等复杂流场结构.对其进行准确模拟需要使用低耗散、强鲁棒性的激波捕捉方法.本文基于一类新型的通量项分裂方法,提出了一种耗散低且鲁棒性好的激波捕捉格式K-CUSP-X.对该格式的耗散性和激波稳定性进行了详细的理论分析,得到了格式激波稳定的数值条件.推论认为,迎风格式激波稳定的充分条件为速度扰动量具有衰减性,数值实验验证了该推论.研究表明,该格式与Toro提出的通量分裂格式K-CUSP-T相比,在保证精确捕捉接触间断的同时,又具有更好的稳定性,在激波处不会产生"红玉"现象.

关键词：高超声速激波捕捉接触间断激波不稳定

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基于TVD思想的高阶迎风紧致格式

国防科技大学学报 2013年第6期35卷 9-14页

作者：王文龙李桦刘枫田正雨国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

紧致格式具有模板紧凑、精度高的特点,然而直接应用该格式捕捉激波会产生虚假振荡。解决该问题有多种思路,本文着重研究基于TVD思想的紧致方法。推导了两种5阶迎风紧致格式,并采用Fourier分析比较其耗散与色散特性。采用保单调保精度方... 详细信息

紧致格式具有模板紧凑、精度高的特点,然而直接应用该格式捕捉激波会产生虚假振荡。解决该问题有多种思路,本文着重研究基于TVD思想的紧致方法。推导了两种5阶迎风紧致格式,并采用Fourier分析比较其耗散与色散特性。采用保单调保精度方法和限制器两种不同的TVD方法,进行算例验证。计算结果表明,应用TVD方法后,格式对激波、接触间断分辨率好且鲁棒性增强,但不同的TVD方法仍存在精度降低、耗散不足等问题。

关键词：紧致格式激波捕捉 TVD方法