有限容积法对流项离散格式的稳定性与有界性研究

对于流动传热问题,控制方程对流项处理不当会导致模拟结果出现无物理意义的振荡或越界现象。针对有限容积法对流项离散格式的稳定性和有界性开展深入研究,并提出了一种新的高阶有界格式。在对流项离散格式稳定性方面,指出在均分网格条件下,边界相邻节点的对流稳定性条件与内部节点不同,并给出了边界相邻节点处常见对流项离散格式的稳定性条件;指出绝对稳定的SGSD格式权重系数计算方法不唯一,并给出了两种适合于强对流问题的权重系数表达式。在对流项离散格式有界性方面,提出了高阶有界格式的通用分段线性形式——GHB格式(general high-order bounded scheme),可提高程序的通用性;高阶有界格式计算精度、收敛速率和健壮性等性能互相制约,根据规正变量图中不同区域线型对这些性能的影响,提出了含有两个可调参数的性能可控的高阶有界格式——AHB格式(adjustable high-order bounded scheme);在此基础上,通过优化参数得到了计算精度、有界性、收敛速率和健壮性兼顾的ABC格式(accuracy,boundedness and convergence rate-balanced scheme),并通过多个典型算例验证了该格式计算性能。

SCSD格式数值稳定性及计算精度的研究

概述对流项离散格式所引起的假扩散现象及选择不同的离散格式对数值计算过程的影响;在分析稳定性可控的对流项离散格式(stability controllable second-order difference scheme,SCSD)的基础上,提出求解二维对流扩散问题时,直接采用块修正技术和PDMA算法的强隐迭代算法,并对该格式在近边界节点的离散方程的处理上采用非均匀网格技术。通过典型算例验证,该方法不仅抑制了假扩散现象,保证了计算精度,同时也使稳定性得到增强。因此,采用SCSD格式离散对流项,应用非均匀网格处理近边界,并将TDMA算法和PDMA算法同时纳入求解离散方程的做法是合理的,整个程序的框架具有很强的通用性。

三体船阻力计算的改进方法研究

为了提高三体船的阻力计算精度,采用CFD技术分析了网格、湍流模型、对流项离散格式等3个因素对三体船阻力性能计算的影响,探讨了开展网格收敛研究、运用网格自适应技术、选取适用的湍流模型及对流项离散格式等措施来改进三体船阻力性能预报的可行性.研究表明,分别从网格、湍流模型及对流项离散格式等角度改进三体船阻力性能预报的难度极大,并且收效不明显.由于各种因素导致的模拟误差无法完全避免,基于各因素导致的误差及偏差在一定程度上能够相互抵消的想法提出一种改进三体船模型阻力性能预报的方法,计算结果及验证研究表明该方法能够改进三体船模型的阻力计算.

基于CFD方法的船舶阻力计算方法探讨

为提高船舶阻力的计算精度，采用cFD方法分析了网格密度、湍流模式、出流边界和对流项离散格式等因素对船阻力计算的影响、探讨了网格加密技术、适用的湍流模型、合适的出口条件、不同的对流项离散格式等措施对阻力性能预报的可行性，计算结果与试验值比较得出：当采用网格加密技术、SSTk-w模型、压力出口边界、对流项修正（a=0.8）时，船舶阻力计算结果具有更高精度。