CFD非结构化网格格心格式数据高质量体绘制方法

3D非结构化网格格心格式数据是近年流场数值模拟结果的常见形式,目前的可视化方法无法直接绘制此类数据,通常采用外推技术将其转换为格点格式数据后再进行绘制,导致数据精度损失,严重影响绘制质量.在多遍光线投射算法框架下,设计一种非结构化网格格心格式数据直接采样计算方法(避免外推),使采样过程中的所有计算任务基于原始数据完成,以提高采样计算精度.具体为:设计了基于胞心值和单元梯度的采样点流场数据重构方法;采用基于面通量的格林公式计算单元梯度;考虑流场中物理量的相互关联,首次在流场可视化中引入Roe平均方法,用相邻单元胞心值构造面通量.分析和实验表明,该方法能明显提高采样计算精度,产生高质量的体绘制图像,使用户更准确地洞察和分析流场特性.

一类格心型ALE有限体积格式方法

现在国内外流行的ALE有限体积格式基本上都基于交错网格进行格式的离散。该类格式在进行重映时,速度、密度和能量需要分别进行重映计算,效率较低,而且由于速度在网格角点,而密度、能量在网格中心,重映时会出现动能和内能不协调现象。本文在已有格心型Lagrange有限体积格式研究的基础上,结合Abgrall R.等关于格心型格式下的网格角点速度的计算方法,利用最小二乘法进行高阶插值多项式重构,构造了一类新的格心型的高精度Lagrangian有限体积格式,并结合有效的高精度ENO守恒重映方法,获得了一类格心型的高精度ALE有限体积格式。数值试验的结果说明本文的格式是有效的,高精度的,收敛的,并且避免了物理量的不协调现象。

大斜度四面体网格在高升力构型中的应用

采用全四面体网格划分方法,基于格心有限体积离散求解三维可压缩雷诺平均N-S方程,数值模拟了梯形机翼高升力构型低速绕流流场。为了模拟粘性效应,物面附近采用层推进方法生成了大伸展比边界层网格,围绕网格斜度过大的问题,探讨了流场变量梯度和斜率限制器的计算方法,使计算格式既符合网格特点又满足精度要求。流动假设为全湍流,湍流模型采用S-A一方程模型,计算采用了基于消息传递(MPI)的并行分区计算方法,并行分区边界满足流通量守恒。通过对梯形机翼高升力构型标模算例的计算表明,计算的升阻力、力矩特性和载荷分布与试验数据吻合较好,不足之处是存在翼尖涡数值耗散过大的问题,影响到翼尖区域压力分布的预测精度。在攻角α=11.02°下采用了三种规模网格(网格单元从466万到2674万)对比计算研究网格收敛性质,结果表明随网格密度增加计算值更接近试验值,但收敛曲线不是随网格指数线性变化,反映了该流动问题的复杂性。