【摘 要】
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Newton-Krylov方法是近年来发展起来的求解非线性方程组的一类迭代求解方法，该方法与无矩阵技术结合便是Jacobian-Free Newton Krylov (JFNK)方法，这是一种将非精确Newton外迭代与线性Krylov内迭代相结合的快速算法。基于多块对接结构化网格，发展了求解雷诺平均Navier-Stokes (RANS)方程的并行JFNK方法，并研究了不同收敛条件及强制因子对J
【机 构】
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中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室,北京100190
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Newton-Krylov方法是近年来发展起来的求解非线性方程组的一类迭代求解方法，该方法与无矩阵技术结合便是Jacobian-Free Newton Krylov (JFNK)方法，这是一种将非精确Newton外迭代与线性Krylov内迭代相结合的快速算法。基于多块对接结构化网格，发展了求解雷诺平均Navier-Stokes (RANS)方程的并行JFNK方法，并研究了不同收敛条件及强制因子对JFNK方法收敛特性的影响。针对内迭代残差收敛停滞问题，引入LU-SGS方法作为预处理器对线性系统进行适当预处理，降低系统的刚性从而大幅度提高了内迭代的计算效率。由于内迭代预处理器的引入降低了系统的刚性，预处理JFNK方法对于低速流动的求解的效率也得到了显著提高。
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为了研究椭圆环翼的纵向和横向气动特性，基于白俄罗斯的设计，建立了三维椭圆环翼模型，并用CFD方法对椭圆环翼的工作情况进行模拟计算。通过模拟，得出了环翼气动力和气动力矩随攻角和侧滑角的变化情况。模拟结果显示，与传统平面翼相比，椭圆环翼有更好的失速特性，更大的升阻比。不仅如此，在侧向风存在的情况下，侧向力能保持在一个相对小的范围内变化，且绝对值较小，表示椭圆环翼能很好地抵御侧向风。同时，侧向风的存在导
发展了混合网格上的高阶间断Galerkin有限元方法。物面采用弯曲结构网格单元求解黏性流动,外流场采用非结构网格简化网格生成难度。求解了Euler方程,Navier-Stokes方程及Reynolds-averaged Navier-Stokes方程,湍流模型采用Spalart-Allmaras方程模型。采用牛顿迭代方法求解数值离散产生的非线性方程组,每个迭代步产生的线性方程组采用广义最小余量方法
利用有限体积法系统地研究了低雷诺数(Re=150)下并列三方柱的绕流流动特征,并与并列三圆柱的绕流流动特征进行比较.主要关注了并列三方柱的间隙比对流动结构、流体力以及&的影响,其中方柱间隙比(L/W)满足1.2＜L/W≤8.0(L为方柱中心间距,W为方柱边长).研究结果表明：(1)并列三方柱绕流的流动结构可以分为6种：单一钝体流动模式(L/W≤1.2)、后滚翻流动模式(1.2＜L/W≤1.5)、对
提供了串列同直径双圆柱涡脱落相位差影响前圆柱波动升力的数值研究。之前的研究显示,对于2个串列圆柱,相位差φ与圆柱间距L* (L*=L/D,L是圆柱间距,D是圆珠直径)是线性变化。而相位差和波动升力的相互关系还没有明确。当雷诺数为200时,流动被视为是二维流动,使用四边形结构化网格,通过隐式格式的有限体积法来计算。
研究了斑马鱼幼鱼游动的三维动边界问题。采用格子玻尔兹曼方法(LBM)对斑马鱼幼鱼的自主游动进行了数值模拟和分析，计算分析了幼鱼游动整个过程中升力系数和推力系数的变化情况，同时观察了鱼体摆动向前游动的过程中，从鱼体脱落的尾涡的排列情况，并与实验数据进行了定量的对比。还关注斑马鱼幼鱼游动的三维动边界的处理过程，通过幼鱼三维复杂曲面动边界的数值模拟，立体还原幼鱼的游动过程。
利用非结构图形分区软件"METIS"，并利用各网格单元中的模拟分子数作为权重信息，成功实现了等模拟分子数的分区，使得各处理器拥有近似相等的模拟分子数。计算过程中需要若干次调整网格分区，以保证计算负载能够平衡。这将大大提升并行计算效率。采用圆柱绕流标准算例及某翼身组合体外形进行了测试。测试结果表明，无论是简单外形还是复杂外形，计算时间都可缩短50％左右。
采用Boussinesq近似一个简单的格子Boltzmann方法新双分布模型，研究了二维Rayleigh-Bénard对流，从首次失稳的临界瑞利数RAC=1707.76的理论值附近的流动分岔的二次失稳临界热对流问题.用来模拟方腔自然对流、二维层流Rayleigh-Bénard对流、二维湍流Rayleigh-Bénard对流.最后，比较了Nu随Ra的变化规律，数值结果与采用方法数值结果宏观和经验值都
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水上迫降是指陆基飞机因意外而被迫降落于水上的过程。迫降过程中，机组成员和乘客将会因巨大的冲击过载和机身结构破坏导致的进水遭遇危险甚至丧生。世界各国适航条例都对民用飞机的水上迫降做出了详细的要求。研究水上迫降的3种主流方法包括：实验验证，类比外推和数值方法。数值方法因成本低廉、验证周期较短且可提供较为详细的结果而成为当前水上迫降的研究热点，然而目前常用的各类水上迫降数值方法的计算成本较高，且准确程度