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两种浸入式边界方法的比较

力学学报 2009年第5期41卷 618-627页

作者：谢胜百单鹏北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

介绍两类不同的浸入式边界方法及其对它的改进.然后采用均匀矩形交错网格和压力校正投影法,对不可压流场中的二维圆柱绕流进行了数值求解并对比了两类方法的精度.计算分析表明,连续显力法具有构造简单,适用性强的优点.但离散隐力法在物... 详细信息

介绍两类不同的浸入式边界方法及其对它的改进.然后采用均匀矩形交错网格和压力校正投影法,对不可压流场中的二维圆柱绕流进行了数值求解并对比了两类方法的精度.计算分析表明,连续显力法具有构造简单,适用性强的优点.但离散隐力法在物面边界精度上要优于前者.改进后,在二阶精度的离散格式下物面边界精度较低的显示力源法的精度有一定提高,同时发现,加密网格以提高数值精度的方法对于连续显力法并不总是有效.而同样格式下,离散隐力法具有更高精度,其中预测-校正离散隐力法可以在此基础上获得更小的计算误差和更快的收敛速度.数值解与文献已有的数值和实验结果吻合得很好,表明边界算法及其程序是可靠和有效的.

关键词：浸入式边界方法不可压缩流场投影法圆柱绕流连续显力法离散隐力法

基于浸入式边界方法的运动物体声辐射数值模拟

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航空动力学报 2011年第3期26卷 512-517页

作者：梁岸钟国华孙晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为了在声学计算中简化网格的处理,从而发展出适用于运动复杂边界问题模拟的计算格式,基于浸入式边界方法,提出了一种适用于无黏流动、无穿透边界条件的处理方法,并对一些简单的运动物体声辐射问题进行了数值模拟.数值结果与解析解得到... 详细信息

为了在声学计算中简化网格的处理,从而发展出适用于运动复杂边界问题模拟的计算格式,基于浸入式边界方法,提出了一种适用于无黏流动、无穿透边界条件的处理方法,并对一些简单的运动物体声辐射问题进行了数值模拟.数值结果与解析解得到了令人满意的对比,初步验证了所提出的研究方案的可行性.

关键词：计算流体动力学计算气动声学运动边界浸入式边界方法声辐射

基于浸入式边界方法的二维结冰机翼的数值模拟

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航空动力学报 2009年第8期24卷 1752-1758页

作者：钟国华孙晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

应用浸入式边界方法模拟干净/结冰NACA0012翼形绕流问题.采用SIMPLEC方法离散求解二维不可压雷诺平均Navier-Stokes方程,湍流模型采用一方程Spalart-Allmaras模型.计算结果与以往的实验结果吻合得很好,证明了浸入式边界方法和所发展的... 详细信息

应用浸入式边界方法模拟干净/结冰NACA0012翼形绕流问题.采用SIMPLEC方法离散求解二维不可压雷诺平均Navier-Stokes方程,湍流模型采用一方程Spalart-Allmaras模型.计算结果与以往的实验结果吻合得很好,证明了浸入式边界方法和所发展的程序的可靠性.

关键词：浸入式边界方法 Spalart-Allmaras湍流模型结冰机翼

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浸入式贴体网格边界方法

航空动力学报 2021年第4期36卷 713-723页

作者：王靖元单鹏朱海涛北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

提出一种基于重叠网格的浸入式边界方法,用以模拟复杂的三维黏性跨声速流动。该方法采用一套固定的笛卡儿正交网格,用以主流的求解;采用一套可以移动的贴体等距面网格,用以拟合或者离散物面的作用力,通过空间插值,实现两套网格重叠部分... 详细信息

提出一种基于重叠网格的浸入式边界方法,用以模拟复杂的三维黏性跨声速流动。该方法采用一套固定的笛卡儿正交网格,用以主流的求解;采用一套可以移动的贴体等距面网格,用以拟合或者离散物面的作用力,通过空间插值,实现两套网格重叠部分的信息传递。分析了浸入式贴体网格边界方法的优势,介绍了贡献单元的寻找策略和物理通量的插值方法。流场求解采用Spalart-Allmaras带湍流模型的Navier-Stokes方程组,其中对流项采用流通矢量分裂和5阶WENO(weighted essentially non-oscillatory)-Z格式离散,黏性项采用6阶中心差分格式离散,时间项采用龙格库塔显式格式离散。数值验证算例表明:该方法具备高于4阶的空间求解精度,并适用于刚体动网格非定常流场模拟,且无需更新网格形状。等距面贴体网格生成过程简单,避免了繁琐的人工调节过程,与笛卡儿网格结合,可提供足够的壁面附近网格密度,同时有效减少了网格总量需求。

关键词：浸入式边界方法重叠网格笛卡儿网格三维可压缩流动非定常模拟浸入式贴体网格边界方法

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一种包含运动边界的高精度流场数值计算方法

航空学报 2014年第7期35卷 1815-1824页

作者：李秋实徐飞李志平北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

为了准确快速地模拟运动边界的流场,提出一种反馈力源形式的包含运动边界的非定常流场数值计算方法。该方法采用完全正交的网格,以反馈力源作用点的运动来模拟边界的运动。采用物理量及其各阶导数在边界两侧的突跃修正中心差分格式,使... 详细信息

为了准确快速地模拟运动边界的流场,提出一种反馈力源形式的包含运动边界的非定常流场数值计算方法。该方法采用完全正交的网格,以反馈力源作用点的运动来模拟边界的运动。采用物理量及其各阶导数在边界两侧的突跃修正中心差分格式,使之达到二阶精度,以此离散求解二维不可压Navier-Stokes方程。并且提出了与运动边界相适应的反馈力源构造方法及对边界上速度进行插值的方法。基于此数值计算方法,对低雷诺数的圆柱绕流、静止流体中的振荡圆柱以及昆虫振翅运动的二维非定常流场进行了数值计算,计算结果与以往的数值及实验结果非常吻合,表明本文方法与Peskin的浸入式边界方法在处理运动边界问题时具有同样的高效率,且精度高于浸入式边界方法。

关键词：正交网格运动边界浸入式界面方法浸入式边界方法反馈力源数值方法

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基于浸入边界方法的二维流场数值模拟

科学技术与工程 2010年第16期10卷 3823-3826,3847页

作者：冯春娟刘锋西北工业大学翼型、叶栅空气动力学国防科技重点实验室西安710072 美国加州大学尔湾分校机械与宇航工程系加利福尼亚州尔湾92697-3975

采用浸入边界方法进行了圆柱绕流的数值模拟。浸入边界方法是通过在Navier-Stokes方程中加入一项体积力,以满足物面边界的无滑移条件。整个流场在笛卡尔网格上求解,物面边界用均匀分布的拉格朗日点表示。拉格朗日点上的力通过离散了的Na... 详细信息

采用浸入边界方法进行了圆柱绕流的数值模拟。浸入边界方法是通过在Navier-Stokes方程中加入一项体积力,以满足物面边界的无滑移条件。整个流场在笛卡尔网格上求解,物面边界用均匀分布的拉格朗日点表示。拉格朗日点上的力通过离散了的Navier-Stokes方程求解后再分布到周围的网格点上。在有限差分法的基础上利用浸入边界方法分别计算了Re=40和Re=100时圆柱绕流,并将升力系数,阻力系数,斯特鲁哈尔数等结果与文献中的数值和试验结果进行了比较。

关键词：浸入式边界方法圆柱绕流拉格朗日点 Navier-Stokes方程

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复杂几何条件下伴随格林函数的数值求解

航空动力学报 2016年第4期31卷 927-933页

作者：徐希海李晓东胡方强北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 欧道明大学数学与统计学院美国弗吉尼亚诺福克23529

为简化气动噪声预测中复杂边界的网格处理,采用计算气动声学(CAA)方法与浸入式边界方法(IBM)相结合数值求解气动噪声预测所需的伴随格林函数.根据伴随格林函数的基本形式,文中设计了特定的圆柱声散射算例,并将数值结果与解析解对比,分... 详细信息

为简化气动噪声预测中复杂边界的网格处理,采用计算气动声学(CAA)方法与浸入式边界方法(IBM)相结合数值求解气动噪声预测所需的伴随格林函数.根据伴随格林函数的基本形式,文中设计了特定的圆柱声散射算例,并将数值结果与解析解对比,分析该方法的计算精度,验证了该方法在复杂几何边界条件下伴随格林函数求解中的适用性.最后应用该方法求解了考虑吊挂安装效应的锯齿型喷管喷流剪切层内的伴随格林函数.结果表明:由于喷流剪切层的散射效应,伴随格林函数在喷流内分布不均匀,最大值比最小值高出3倍以上,反映了喷流内不同区域声源对远场噪声贡献的差别,降噪设计可以重点考虑降低格林函数较大区域的声源强度以达到降低噪声的目的.

关键词：伴随格林函数计算气动声学浸入式边界方法喷流噪声完全匹配层边界条件

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非定常涡升力机制的三维效应

工程热物理学报 2024年第2期45卷 410-417页

作者：王卓杜林孙晓峰北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191

本文采用浸入式边界方法对一低速单级压气机在不同轴向间距下的转静干涉流动进行了数值模拟,主要关注缩小轴向间距后由于非定常涡升力机制所引起的前后排叶片流动状态变化。计算结果表明,级性能随间距出现提升的流动机理在于,当间距减小... 详细信息

本文采用浸入式边界方法对一低速单级压气机在不同轴向间距下的转静干涉流动进行了数值模拟,主要关注缩小轴向间距后由于非定常涡升力机制所引起的前后排叶片流动状态变化。计算结果表明,级性能随间距出现提升的流动机理在于,当间距减小后,前排转子的负荷出现提升,这一变化使得级间静压升高,静子根部的逆压梯度得到有效的缓解,进而导致静子根部的流动分离被抑制,压气机的压升及效率均出现明显的提升。

关键词：转静干涉非定常涡升力浸入式边界方法