基于任意多面体网格的Navier-Stokes方程并行求解器

发展了一种基于任意多面体网格的Navier-Stokes(NS)方程并行求解器,基于积分守恒形式NS方程组,发展了支持任意多面体网格的中心有限体积方法。采用基于面的连接关系,对不同拓扑类型的网格[如结构网格、非结构混合网格、多面体网格及剪切六面体(TRIMMER)网格]进行统一处理。对于无黏通量空间离散格式采用HLLEW(Harten-Lax-Van Leer-Einfeldt-Wada)格式,湍流模型采用k-ω两方程模型,时间推进采用适合并行计算的DP-LUR(data-parallel lower-upper relaxation)格式的隐式算法。对RAE2822翼型和ONERA M6机翼的结构网格、混合网格、多面体网格及TRIMMER网格进行了对比验证,结果表明发展的求解器具有较好的网格普适性,在不同拓扑类型的网格上均能求得较为接近实验值的结果;对多面体网格测试了加速比和并行效率,并行计算大大提高了计算效率。证明了求解器具有宽广的网格适应性,能够较为稳定、快速、准确地模拟定常绕流问题。

一种任意多面体网格的三维VOF界面重构算法

针对任意多面体网格的三维流体体积方法(VOF)提出了一种界面重构算法。算法引入了一种新的多面体数据结构,在此基础上提出了一种针对任意凸多面体的切割算法。本文利用牛顿迭代法同时结合多面体几何特性,实现了任意三维网格中的VOF界面重构。数值计算实验表明,算法能适用于不同类型的多面体,并具有较高的收敛效率。最终算法在非结构化网格中成功实现了球形界面的VOF界面重构。