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任意多面体网格上的欧拉方程数值算法

航空学报 2011年第9期32卷 1608-1615页

作者：李书杰杨国伟中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室北京100190

发展并验证了一种新的支持多面体网格的欧拉方程离散算法,采用Fortran 95编写了支持任意网格拓扑及三维复杂外形的通用求解器。在空间离散上,基于径向基函数理论提出了一种新的梯度计算方法,并采用动能通量分裂格式来得到准确并且稳定... 详细信息

发展并验证了一种新的支持多面体网格的欧拉方程离散算法,采用Fortran 95编写了支持任意网格拓扑及三维复杂外形的通用求解器。在空间离散上,基于径向基函数理论提出了一种新的梯度计算方法,并采用动能通量分裂格式来得到准确并且稳定的二阶精度重构。该方法不依赖于网格几何形状,因此对网格质量不敏感。由于在时间方向采用了点隐松弛推进方法,使得该求解器在大时间步长上仍能保持稳定性。最后通过若干数值算例对本文所发展的算法进行了验证,证明了本文的算法及求解器具有稳定、准确的特性及宽广的网格类型适应性。

关键词：多面体网格蜂窝网格径向基函数动能通量分裂非结构复杂外形可压缩流动

基于多面体网格剖分的油浸式变压器三维温度场及油流场仿真

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高电压技术 2018年第11期44卷 3524-3531页

作者：周利军唐浩龙王路伽蔡君懿西南交通大学电气工程学院

考虑到结构网格与非结构网格在变压器内部温度场及油流场数值模拟中计算效率和计算精度方面的技术缺陷,对一台单相试验变压器三维模型进行多面体网格剖分,完成了不同负载系数下变压器内部温度场及油流场的仿真计算。此外,为验证仿真模型... 详细信息

考虑到结构网格与非结构网格在变压器内部温度场及油流场数值模拟中计算效率和计算精度方面的技术缺陷,对一台单相试验变压器三维模型进行多面体网格剖分,完成了不同负载系数下变压器内部温度场及油流场的仿真计算。此外,为验证仿真模型,对试验变压器进行了温升试验。研究结果表明：在相同的基准尺寸下,与非结构四面体网格相比,多面体网格能大大减少网格单元数量,仅为四面体网格数量的1/3,在计算达到收敛时所需时间为四面体网格的1/9,所占用计算机内存为四面体网格的1/2,且得到的温度场与油流场分布较好;数值计算值与现场测量值的对比验证了多面体网格在变压器内部温度场及油流场数值模拟应用中的有效性与准确性,为以后大型变压器的三维数值计算与网格处理提供了新的思路与参考。

关键词：变压器多面体网格负载状态温度场油流场

多面体网格在离心泵内部流动数值模拟中的应用

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排灌机械工程学报 2013年第12期31卷 1039-1044页

作者：袁建平洪锋衡亚光周帮伦毛水平江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏镇江212013 福建银嘉机电有限公司福建福安350003

针对非结构四面体网格在离心泵内部流动数值模拟中计算效率和离散精度方面的技术缺陷,采用聚合式多重网格方法生成的多面体网格及非结构四面体网格建立XA65/20型单级单吸离心泵内部流场的数值模型,利用Ansys Fluent 13.0对设计工况及多... 详细信息

针对非结构四面体网格在离心泵内部流动数值模拟中计算效率和离散精度方面的技术缺陷,采用聚合式多重网格方法生成的多面体网格及非结构四面体网格建立XA65/20型单级单吸离心泵内部流场的数值模型,利用Ansys Fluent 13.0对设计工况及多个非设计工况下离心泵内部流场进行了数值计算,得到其内部流场的静压、速度以及湍动能分布情况,并对其内部流动状态进行分析.在数值计算的基础之上,对样机进行了性能试验,预估泵的扬程及效率并与试验值进行对比分析.数值模拟结果表明:多面体网格收敛速度较快、残差曲线更为光顺、占用计算机内存较少,得到静压、湍动能分布更为均匀.模拟计算结果与试验数值的对比验证了多面体网格模拟计算值的可行性与准确性.从网格设置时间、计算成本、数值耗散3个角度分析,多面体网格能较好地应用在离心泵内部流动数值模拟中.

关键词：离心泵多面体网格多重网格法内部流动数值模拟

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多面体网格在CFD中的应用

飞行力学 2009年第6期27卷 87-89,93页

作者：许晓平周洲西北工业大学无人机特种技术国防科技重点实验室陕西西安710072

介绍了多面体网格技术在计算流体力学(CFD)中的应用。考虑到粘性计算的需要,将混合网格技术引入多面体网格中,发展了一套多面体网格生成及求解技术,并用于M6机翼、DLR-F6复杂外形的气动特性模拟中。计算结果表明,多面体网格技术具有准... 详细信息

介绍了多面体网格技术在计算流体力学(CFD)中的应用。考虑到粘性计算的需要,将混合网格技术引入多面体网格中,发展了一套多面体网格生成及求解技术,并用于M6机翼、DLR-F6复杂外形的气动特性模拟中。计算结果表明,多面体网格技术具有准确度较高、效率较高及适用性广等优点。

关键词：计算流体力学多面体网格混合网格 N-S方程气动特性

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多面体网格在静气动弹性计算中的应用

飞行力学 2016年第4期34卷 24-28页

作者：冯浩洋苏新兵马斌麟王旭空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

介绍了多面体网格技术在静气动弹性问题中的应用。基于M6算例和径向基函数插值法,探究了多面体网格的CFD计算效率和变形能力,使用AGARD445.6机翼进行了静气动弹性数值计算。结果表明,多面体网格具有计算效率高、变形能力强、计算结果准... 详细信息

介绍了多面体网格技术在静气动弹性问题中的应用。基于M6算例和径向基函数插值法,探究了多面体网格的CFD计算效率和变形能力,使用AGARD445.6机翼进行了静气动弹性数值计算。结果表明,多面体网格具有计算效率高、变形能力强、计算结果准确等优点,可适用于静气动弹性问题的数值计算。

关键词：多面体网格静气动弹性计算网格效率网格变形

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多面体网格在滑行艇数值仿真计算中的应用

舰船科学技术 2020年第2期42卷 33-37页

作者：李昆鹏魏成柱梁晓锋陆军研究院作战保障研究所江苏无锡214035 中国舰船研究设计中心上海分部上海201108 上海交通大学海洋智能装备与系统教育部重点实验室海洋工程国家重点实验室上海200240

通过对NACA滑行楔形体进行数值仿真计算,验证多面体网格在滑行艇数值仿真计算上的精度,并尝试使用多面体网格改善滑行艇数值仿真计算中遇到的伪扩散问题。计算结果表明,基于多面体网格的滑行艇数值仿真计算的精度很高,能够满足工程需要... 详细信息

通过对NACA滑行楔形体进行数值仿真计算,验证多面体网格在滑行艇数值仿真计算上的精度,并尝试使用多面体网格改善滑行艇数值仿真计算中遇到的伪扩散问题。计算结果表明,基于多面体网格的滑行艇数值仿真计算的精度很高,能够满足工程需要;能够改善滑行艇仿真计算中遇到的伪扩散问题。本文进一步扩展了多面体网格在船舶与海洋工程领域的应用范围,并为滑行艇的数值仿真计算提供有益参考。

关键词：滑行艇数值仿真多面体网格伪扩散

多面体网格在推力矢量燃气舵气动特性计算中的应用

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航空兵器 2018年第4期25卷 95-99页

作者：孙宇航杨晨中国空空导弹研究院河南洛阳471009

为考察多面体网格在燃气舵气动特性计算中的有效性,将多面体网格技术应用于推力矢量燃气舵的流场仿真计算中。计算了由多面体网格建立多个三维模型的气动特性,包括燃气舵单舵在不同舵偏角下的气动特性,以及4片舵片同时存在时的气动特性... 详细信息

为考察多面体网格在燃气舵气动特性计算中的有效性,将多面体网格技术应用于推力矢量燃气舵的流场仿真计算中。计算了由多面体网格建立多个三维模型的气动特性,包括燃气舵单舵在不同舵偏角下的气动特性,以及4片舵片同时存在时的气动特性。将由多面体网格计算得到的气动数据与四面体网格计算得到的气动数据进行对比,结果表明,虽然由四面体网格转换得到的多面体网格对燃气舵周围的激波捕捉能力略逊色于四面体网格,但却能够大幅度减少网格数量,能用更少的网格数量、更少的计算机内存和更短的计算时长得到几近相同精度的计算结果。

关键词：计算流体力学火箭发动机多面体网格燃气舵气动特性仿真

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三维多面体网格上扩散方程的保正格式

计算数学 2015年第3期37卷 247-263页

作者：王帅杭旭登袁光伟 IAPCM 北京应用物理与计算数学研究所计算物理实验室北京100094

针对三维任意(星形)多面体网格,本文构造了扩散方程的一种单元中心型非线性有限体积格式,证明了该格式具有保正性.在该格式设计中,除引入网格中心量外,还引入网格节点量和网格面中心量作为中间未知量,它们将用网格中心未知量线性组合表... 详细信息

针对三维任意(星形)多面体网格,本文构造了扩散方程的一种单元中心型非线性有限体积格式,证明了该格式具有保正性.在该格式设计中,除引入网格中心量外,还引入网格节点量和网格面中心量作为中间未知量,它们将用网格中心未知量线性组合表示,使得格式仅有网格中心未知量作为基本未知量.在节点量计算中,利用网格面上的调和平均点,设计了一种适用于三维多面体网格的局部显式加权方法.该格式适用于求解非平面的网格表面和间断扩散系数的问题.数值例子验证了它对光滑解具有二阶精度和保正性.

关键词：多面体网格保正格式调和平均点扩散方程

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基于有限体积法的多面体网格质量研究

基于有限体积法的多面体网格质量研究

作者：刘茜重庆邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着计算流体力学数值模拟应用场景的多样化,在基于有限体积法的数值模拟中,生成或提高多面体网格质量的研究受到越来越多的重视。由于多面体网格顶点和面数量的任意性以及对多面体网格应该如何应用于不同流体流态的认识不清,仍... 详细信息

近年来,随着计算流体力学数值模拟应用场景的多样化,在基于有限体积法的数值模拟中,生成或提高多面体网格质量的研究受到越来越多的重视。由于多面体网格顶点和面数量的任意性以及对多面体网格应该如何应用于不同流体流态的认识不清,仍然有待完善对多面体网格质量的全方位度量。与此同时,如何优化多面体网格质量是当前多面体网格研究面临的重大挑战。本文基于计算流体力学有限体积法对多面体网格的质量度量及优化方法进行研究,主要工作如下:首先,本文对有限体积法基于不同类型网格数值计算不同流态的截断误差进行了理论分析。由理论分析可知,截断误差和网格与流对齐度(mesh-to-flow alignment)成反比关系。据此,本文提出了一种基于网格与流对齐的网格质量度量方法,该方法通过流体速度矢量与网格面法向量的夹角来度量网格质量:夹角越大网格质量越好,相应计算得到的截断误差越小。本文进一步基于该度量方式对结构网格与非结构网格在层流与涡流等场景进行了实验验证:层流模拟中,基于二维六边形网格与四边形网格的计算误差比为1.155;涡流模拟中,当网格与流对齐度为0-83°时,计算误差比小于1,实验结果与理论分析结果一致。其次,本文基于网格非正交性、非均匀度和扭曲度等质量度量方法提出了一种网格交面调整法,该方法通过移动网格交界面以改善计算网格质量。基于有限体积法计算的数值仿真实验结果表明,网格交面调整法在多面体网格非正交性上的改善程度最高可达到Laplacian平滑法的6倍左右,非均匀度和扭曲度均优于Laplacian平滑法,且数值计算的收敛性、计算效率等都有所提升。本文进一步研究了多面体网格质量度量及优化方法,所提出的网格质量度量方法为有限体积法选择计算网格提供了更多思路,所提出的网格交面调整法进一步为优化网格质量提供了参考,有助于提高多面体网格在理论分析与工程应用中数值模拟精度、计算效率以及稳定性等。

关键词：有限体积法多面体网格网格质量度量网格优化误差分析