论文部分内容阅读
在复杂流体模拟中,浸入边界方法能够简化网格生成过程,减小多尺度几何模拟困难,方便模拟运动物体,提高传统贴体网格代码的可复用性等特点,是如今国内外重点研究与广泛应用的方法之一。针对复杂可压缩流的模拟,目前浸入边界方法研究的关键工作主要包括可压缩流浸入边界条件的构造及边界重构方法,自适应加密技术,笛卡尔网格以外的网格系统比如非结构网格浸入边界方法的使用,高雷诺数粘性流模拟,运动物体模拟等。本论文针对复杂流体问题,分别研究了Euler方程自适应笛卡尔网格虚拟单元浸入边界方法;为了提高边界重构精度,研究了Navier-Stokes方程基于径向基函数的浸入边界方法;为了克服完全笛卡尔网格方法对有些复杂几何计算效率低的问题,发展了一种非结构网格有限体积格式的浸入边界方法,并给出在流动控制研究中的应用;研究了运动物体的虚拟单元浸入边界方法。本文的主要研究内容包括:(1)使用叉树结构的自适应笛卡尔网格技术和简化的浸入边界处理过程,结合HLLC数值通量的有限差分方法,系统地研究了欧拉方程的浸入边界方法,并利用所发展的自适应笛卡尔网格浸入边界方法模拟与分析了多个二维/三维流动问题;(2)根据散乱数据插值观点下具有谱精度的径向基函数插值方法,研究了一种新的浸入边界方法用于求解可压缩Navier-Stokes方程,并给出了一个非等距笛卡尔网格有限差分格式MUSCL方法;(3)为了获得复杂几何物体上的小部件对流场的影响,简化网格生成的困难,同时也为了增加代码的可重用性,基于非结构网格有限体积格式,发展了一种不同的非笛卡尔网格虚拟单元浸入边界方法;(4)利用非笛卡尔网格虚拟单元浸入边界方法系统研究了一种新的流动控制技术——流动偏转器。内容包括翼型偏转器控制流动的效果、气动参数的影响,流动特征,及偏转器几何参数的优化等;(5)针对运动物体,研究了一种运动物体的浸入边界方法用于求解无粘欧拉方程,并将所发展的方法用于一个内埋弹仓简单模型的模拟,并分析了其气动力特性。