分层嵌套重叠网格自适应树结构动态组装方法

采用重叠网格可以有效地进行复杂流动的大规模数值模拟,特别是包含运动部件(如旋翼、投弹)的动态模拟。本文将树结构的自适应直角网格用于重叠网格组装过程中的切割和贡献单元的搜索,大大加快重叠网格的组装速度。通过二叉树自适应直角网格对物体外形进行离散,实现切割过程的快速定位;采用八叉树自适应直角网格对流场区域进行离散,高效地搜索贡献单元。使用基于壁面距离准则的重叠区域最小化方法和分层嵌套重叠策略,能提高重叠网格组装的效率和质量。对于具有运动部件的动态重叠网格问题,采用多个二/八叉树减少组装过程中信息更新的冗余计算,从而大幅度减少重叠网格组装的时间消耗。实际算例的重叠网格组装结果说明本文发展的重叠网格组装方法具有很高的计算效率,可以满足运动边界复杂流动问题的动态计算要求。

用于复杂流场数值模拟的重叠/嵌套网格方法

介绍了一类用于复杂流场数值模拟的重叠／嵌套网格方法。它是一类多块结构化网格，可用于有或无多重网格加速收敛技术的有限体积、有限差分等计算。其基本思想是把复杂流场的计算区域化分成相对简单的子区域，每个子区域上的网格可以独立生成；网格界面之间的流场信息交换通过三线性插值来实现，通过修改流场解算方法来排除洞中的点。

动态舱门对空腔复杂流动和噪声特性影响分析

为研究运动舱门对内埋弹舱(空腔)非定常流场和舱内噪声特性的影响,开发了应用于运动问题的动态嵌套重叠网格组装方法,采用改进的脱体涡模拟方法对亚声速流场(Ma=0.6)进行了高精度数值模拟。首先采用空腔标准模型(M219)验证所用的高精度数值格式的有效性,然后应用发展的方法对干净空腔(C201)、带静态舱门(30°、60°、90°和120°)的空腔以及运动舱门的空腔进行模拟,并分析静、动态舱门对空腔湍流流场和腔内气动噪声的影响。针对运动舱门的非稳态非定常流动问题,采用经验模态分解方法分析空腔中的湍流脉动特征和声压级。通过分析研究结果发现,与干净空腔相比,舱门小开度(30°)时,舱门会限制法向和展向的流动,从而降低腔内流场与外部流场的流动掺混和交换,腔内壁面总声压级比干净空腔低5~8 dB,但是两者变化趋势一致,且二阶Rossiter模态频率偏高;在打开角度较大(60°以后)时,舱门对腔内流动的影响主要表现在展向,此时空腔上方的剪切层涡结构运动的高度更高,舱门阻碍噪声的展向传播,使得腔内的总声压级升高(3~10 dB不等),二阶Rossiter模态的强度增大。然而舱门开启过程中,腔内总声压级介于小开度与大开度之间,与干净空腔水平相当;在舱门打开角度为90°时,腔内总声压级呈现与准定常模拟结果类似的分布,该研究对真实弹舱的流动分析与设计有指导价值。