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ADAPTIVE HYBRID CARTESIAN GRID METHOD FOR VORTEX-DOMINATED FLOWS
1
作者 胡偶 赵宁 +1 位作者 刘剑明 吴杰 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2013年第3期221-226,共6页
An efficient compressible Euler equation solver for vortex-dominated flows is presented based on the adaptive hybrid Cartesian mesh and vortex identifying method.For most traditional grid-based Euler solvers,the exces... An efficient compressible Euler equation solver for vortex-dominated flows is presented based on the adaptive hybrid Cartesian mesh and vortex identifying method.For most traditional grid-based Euler solvers,the excessive numerical dissipation is the great obstruction for vortex capturing or tracking problems.A vortex identifying method based on the curl of velocity is used to identify the vortex in flow field.Moreover,a dynamic adaptive mesh refinement(DAMR)process for hybrid Cartesian gird system is employed to track and preserve vortex.To validate the proposed method,a single compressible vortex convection flow is involved to test the accuracy and efficiency of DAMR process.Additionally,the vortex-dominated flow is investigated by the method.The obtained results are shown as a good agreement with the previous published data. 展开更多
关键词 hybrid cartesian grid adaptive mesh vortex identification vortex-dominated compressible flows
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Hybrid Cartesian Grid Method for Moving Boundary Problems
2
作者 Shen Zhiwei Zhao Ning 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2016年第1期37-44,共8页
A hybrid Cartesian structured grid method is proposed for solving moving boundary unsteady problems. The near body region is discretized by using the body-fitted structured grids, while the remaining computational dom... A hybrid Cartesian structured grid method is proposed for solving moving boundary unsteady problems. The near body region is discretized by using the body-fitted structured grids, while the remaining computational domain is tessellated with the generated Cartesian grids. As the body moves, the structured grids move with the body and the outer boundaries of inside grids are used to generate new holes in the outside adaptive Cartesian grid to facilitate data communication. By using the alternating digital tree (ADT) algorithm, the computational time of hole-cutting and identification of donor cells can be reduced significantly. A compressible solver for unsteady flow problems is developed. A cell-centered, second-order accurate finite volume method is employed in spatial discreti- zation and an implicit dual-time stepping low-upper symmetric Gauss-Seidei (LU-SGS) approach is employed in temporal discretization. Geometry-based adaptation is used during unsteady simulation time steps when boundary moves and the flow solution is interpolated from the old Cartesian grids to the new one with inverse distance weigh- ting interpolation formula. Both laminar and turbulent unsteady cases are tested to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed method. Then, a 2-D store separation problem is simulated. The result shows that the hybrid Cartesian grid method can handle the unsteady flow problems involving large-scale moving boundaries. 展开更多
关键词 hybrid cartesian grid l moving boundary alternating digital tree (ADT) algorithm unsteady flow
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基于AMReX框架的重叠网格方法研究
3
作者 向辉 《科技创新与应用》 2023年第24期51-55,共5页
该文发展基于自适应直角坐标网格的重叠网格算法。背景网格使用直角坐标网格,在AMReX框架上实现直角坐标网格的自适应,物面附近的子网格使用混合网格,使用RANS方程作为控制方程,采用HLLC格式计算对流通量,湍流模型使用Spalart-Allmars模... 该文发展基于自适应直角坐标网格的重叠网格算法。背景网格使用直角坐标网格,在AMReX框架上实现直角坐标网格的自适应,物面附近的子网格使用混合网格,使用RANS方程作为控制方程,采用HLLC格式计算对流通量,湍流模型使用Spalart-Allmars模型,时间推进使用双时间步长方法,使用ONERA M6标准算例检验算法的精度。使用基于物面距的自动网格装配方法,详细说明该方法的实现过程。最后使用低速直机翼流动算例进行验证,结果表明,该文发展的基于自适应直角坐标网格的重叠网格方法具有较高的精度和实用价值。 展开更多
关键词 计算流体力学 重叠网格方法 混合网格 直角坐标网格 HLLC格式
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Euler及N-S方程的二维四边形/叉树混合网格自适应算法 被引量:1
4
作者 桑为民 李凤蔚 鄂秦 《计算物理》 CSCD 北大核心 2002年第6期557-560,共4页
描述了一种基于直角叉树网格的Euler和N S方程自适应算法 .由于考虑了粘性的作用 ,提出并使用了四边形 叉树混合网格的方法 ,在几何表面附近生成贴体的四边形网格 ,外流场使用直角叉树网格 .采用中心有限体积法 ,对Euler及N S方程进行... 描述了一种基于直角叉树网格的Euler和N S方程自适应算法 .由于考虑了粘性的作用 ,提出并使用了四边形 叉树混合网格的方法 ,在几何表面附近生成贴体的四边形网格 ,外流场使用直角叉树网格 .采用中心有限体积法 ,对Euler及N S方程进行数值求解 ,对N S方程的计算中加入了B -L代数湍流模型 .在流场中 ,运用了网格自适应算法 ,提高了数值计算对激波、流动分离等特性的捕捉和分辨能力 .采用上述方法 。 展开更多
关键词 自适应算法 二维四边形/叉树混合网络 N-S方程 网格生成技术 非结构网格 流场计算 绕流问题 翼型
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基于混合笛卡尔网格方法的扑动翼型数值模拟 被引量:2
5
作者 沈志伟 赵宁 《航空计算技术》 2016年第2期1-5,共5页
针对单体扑动翼型与前扑动/后静止串联布置的双翼型发展了适用于运动边界问题的非定常混合笛卡尔网格方法,并进行了数值模拟研究。在物面附近使用贴体结构网格,外部使用自适应笛卡尔网格来填充,使用最近"贡献单元"方法来实现... 针对单体扑动翼型与前扑动/后静止串联布置的双翼型发展了适用于运动边界问题的非定常混合笛卡尔网格方法,并进行了数值模拟研究。在物面附近使用贴体结构网格,外部使用自适应笛卡尔网格来填充,使用最近"贡献单元"方法来实现两套网格之间的信息传递。发展了一套非定常可压缩求解器,使用格心格式2阶精度的有限体积方法实现空间离散,使用隐式LU-SGS双时间步方法实现时间离散。物面边界运动过程中,在贴体网格外边界进行笛卡尔网格的动态几何自适应,使用逆距离插值方法进行新鲜网格单元参数的确定。对扑动翼型的研究重点关注了推力系数与推进效率:除却很小的扑动幅值与减缩频率的工况,在单体扑动翼型后部一倍弦长处放置一个静止翼型能够增大推力系数;但推进效率的改变较为复杂,与扑动的幅值以及减缩频率相关。 展开更多
关键词 混合笛卡尔网格 扑动翼型 运动边界 非定常流动问题
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处理动边界问题的无网格/直角网格混合算法 被引量:1
6
作者 蒲赛虎 陈红全 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期477-482,共6页
把无网格/直角网格混合算法发展用于涉及动边界的非定常流动计算问题。采用无网格/直角网格混合算法,计算区域整体采用直角网格,只在物面附近嵌入局部无网格。对于动边界问题,本文让主体直角网格保持固定,用原混合算法中的局部无网格区... 把无网格/直角网格混合算法发展用于涉及动边界的非定常流动计算问题。采用无网格/直角网格混合算法,计算区域整体采用直角网格,只在物面附近嵌入局部无网格。对于动边界问题,本文让主体直角网格保持固定,用原混合算法中的局部无网格区跟随运动边界,使得动边界物面附近有不变的点云结构,避免了点云重构;无网格区与直角网格交界面随边界运动跟踪确定,由于主体基于直角网格,方便了交界面的跟踪。用发展的混合算法,结合非定常Euler方程双时间推进方法,先对翼型作俯仰振荡的非定常跨声速流动进行了数值模拟,计算结果与现有文献和实验数据进行了比较与验证;结合刚体运动方程,成功模拟了二维外挂物投放过程,算例展示出发展的混合算法适合处理大位移运动边界问题。 展开更多
关键词 非定常流动 无网格法 直角网格 动边界 混合算法
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一种非结构结构多层混合网格方法及其应用 被引量:2
7
作者 桑为民 李凤蔚 《计算物理》 CSCD 北大核心 2004年第4期345-351,共7页
 对于粘性绕流的数值模拟,在自适应直角网格基础上,结合三角形非结构网格和结构化网格,利用其各自的优势和特点,提出一种生成混合杂交网格的思路和方法.在物面附近生成适合粘性流计算的大长宽比结构化网格,在远场分布自适应直角网格,...  对于粘性绕流的数值模拟,在自适应直角网格基础上,结合三角形非结构网格和结构化网格,利用其各自的优势和特点,提出一种生成混合杂交网格的思路和方法.在物面附近生成适合粘性流计算的大长宽比结构化网格,在远场分布自适应直角网格,快速离散计算空间.对于复杂的多体问题,采用三角形网格来连接各体网格,并运用网格合并的方法,保证各网格之间的光滑过渡与连接,提高网格质量.针对一些二维、三维外形的绕流问题,在上述网格基础上,采用B-L代数湍流模型和中心有限体积法,完成Navier Stokes和Euler方程数值模拟的对比计算,结果表明网格生成和流场计算是正确的. 展开更多
关键词 自适应直角网格 混合网格技术 中心有限体积法 NAVIER-STOKES方程 EULER方程 空气动力学
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基于直角叉树切割网格的复杂外形N-S方程数值模拟
8
作者 桑为民 李凤蔚 鄂秦 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期265-269,共5页
对于粘性绕流的数值模拟,在直角叉树切割网格的基础上,结合三角形非结构网格和矩形结构化网格,利用其各自的优势和特点,提出了一种生成混合杂交网格的思路和方法。在物面附近生成了适合粘性流计算的大长宽比矩形网格,在远场分布直角叉... 对于粘性绕流的数值模拟,在直角叉树切割网格的基础上,结合三角形非结构网格和矩形结构化网格,利用其各自的优势和特点,提出了一种生成混合杂交网格的思路和方法。在物面附近生成了适合粘性流计算的大长宽比矩形网格,在远场分布直角叉树切割网格,快速离散计算空间。对于复杂的多体问题,采用三角形网格来连接各体网格,并运用网格合并的方法,保证了各网格之间的光滑过渡与连接,提高了网格的质量。针对复杂多段翼型绕流问题,在上述网格基础上,采用B-L代数湍流模型和中心有限体积法,完成了 Navier-Stokes方程(N-S方程)的数值模拟。计算结果表明,网格生成和流场计算都是正确的。 展开更多
关键词 复杂外形 N-S方程 数值模拟 直角叉树切割网格 混合网格技术 NAVIER-STOKES方程 多段翼型 粘性绕流
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二维多段翼型网格生成与数值模拟研究
9
作者 胡偶 赵宁 《航空计算技术》 2016年第6期24-27,共4页
为提高多段翼型的网格生成效率和数值模拟精度,发展了一套自适应混合笛卡尔网格(AHCG)生成方法和基于有限体积方法的雷诺数平均Navier-Stokes(RANS)的数值求解技术。混合笛卡尔网格由围绕物体几何外形的贴体结构网格和填充流场其他区域... 为提高多段翼型的网格生成效率和数值模拟精度,发展了一套自适应混合笛卡尔网格(AHCG)生成方法和基于有限体积方法的雷诺数平均Navier-Stokes(RANS)的数值求解技术。混合笛卡尔网格由围绕物体几何外形的贴体结构网格和填充流场其他区域的笛卡尔网格构成,两套网格之间的信息传递由"贡献单元"提供,且"贡献单元"由基于ADT(Alternating digital tree)技术的搜寻方法获得。为更准确地捕捉流场信息,采用了基于流场特征的网格自适应技术。数值模拟结果显示,AHCG方法能够准确且高效地模拟高升力多段翼型绕流问题。 展开更多
关键词 混合笛卡尔网格 自适应 ADT技术 RANS 多段翼型
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基于混合笛卡尔网格的翼型绕流数值模拟 被引量:2
10
作者 宋照芬 赵宁 +1 位作者 沈志伟 胡偶 《航空计算技术》 2014年第1期37-40,44,共5页
在对重叠网格技术研究的基础上,一套以笛卡尔网格为主体、贴体的结构网格为特殊固壁边界的混合笛卡尔网格(Hybrid Cartesian Grid,HCG)生成方法得到了发展,同时基于流场特征的笛卡尔网格自适应技术和有限体积方法的雷诺平均Navier-Stoke... 在对重叠网格技术研究的基础上,一套以笛卡尔网格为主体、贴体的结构网格为特殊固壁边界的混合笛卡尔网格(Hybrid Cartesian Grid,HCG)生成方法得到了发展,同时基于流场特征的笛卡尔网格自适应技术和有限体积方法的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)的数值求解方法也得到了开发。通过对经典跨音速RAE2822翼型、双NACA0012翼型和高升力两段NLR-7301翼型进行绕流数值模拟,获得了较好的结果,验证了方法的可行性与精确性,为研究二维复杂外形流动问题提供了一种解决方法。 展开更多
关键词 数值模拟 混合笛卡尔网格 RANS 自适应
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基于混合笛卡尔网格的风力机问题数值模拟
11
作者 干雨新 赵宁 刘剑明 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1366-1372,共7页
基于混合笛卡尔网格方法,对S809翼型和Phase VI叶片的绕流问题进行数值模拟研究。计算网格物面附近生成贴体结构网格,其余部分使用笛卡尔网格进行填充,两者之间通过查找"贡献单元"的方法来进行流场信息的传递。计算方法采用... 基于混合笛卡尔网格方法,对S809翼型和Phase VI叶片的绕流问题进行数值模拟研究。计算网格物面附近生成贴体结构网格,其余部分使用笛卡尔网格进行填充,两者之间通过查找"贡献单元"的方法来进行流场信息的传递。计算方法采用低速预处理方法消除可压缩方程在处理低速问题时的刚性,同时结合旋转坐标系方法考虑风力机旋转效应,进行风力机低速问题数值模拟研究。另外,在Phase VI叶片的计算中,通过笛卡尔网格的局部加密来捕捉尾涡。通过与实验数据及他人数值计算的结果进行对比分析,结果表明该文开发的这套基于混合笛卡尔网格的低速求解器能较为准确模拟风力机叶片轴流状态的流场,并能准确捕捉叶尖涡和叶根涡在风力机下游的发展。 展开更多
关键词 风力机 空气动力学 计算流体力学 混合笛卡尔网格 低速预处理方法 旋转坐标系方法
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预处理方法在混合笛卡尔网格中的应用研究
12
作者 干雨新 赵宁 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期651-657,共7页
使用基于混合笛卡尔网格的预处理方法,对低马赫数下的定常/非定常流动问题进行了数值模拟研究。网格生成中,在物面附近生成贴体结构网格,其余计算区域使用笛卡尔网格进行填充,两套网格之间通过查找"贡献单元"实现流场数据间... 使用基于混合笛卡尔网格的预处理方法,对低马赫数下的定常/非定常流动问题进行了数值模拟研究。网格生成中,在物面附近生成贴体结构网格,其余计算区域使用笛卡尔网格进行填充,两套网格之间通过查找"贡献单元"实现流场数据间的传递。同时,使用基于密度的预处理方法,发展了一套可求解从低速(极低马赫数)到常规马赫数的N-S方程求解器,时间离散使用隐式双时间步LU-SGS格式,空间离散使用具有二阶精度的格心格式有限体积方法。非定常流动问题的数值模拟过程中,使用逆距离插值来进行新现网格单元上流场参数确定。通过对NACA0012翼型在低马赫数下的定常绕流和动态失速问题的数值模拟研究表明:使用预处理方法能够加快低马赫数下数值计算的收敛速度和提高计算的准确性,基于混合笛卡尔网格的N-S方程求解器能够模拟包含运动边界的低速不可压非定常流动问题。耦合预处理技术的混合笛卡尔网格方法给包含低速和常规马赫数的复杂运动边界问题的求解提供了新的思路。 展开更多
关键词 混合笛卡尔网格 预处理方法 非定常流动 动态失速
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基于混合笛卡尔网格的高精度格式研究
13
作者 干雨新 赵宁 刘剑明 《航空计算技术》 2019年第4期31-34,共4页
将格点形式的新型三阶U-MUSCL格式推广到格心形式的混合笛卡尔网格中,发展了一套基于混合笛卡尔网格的高精度数值算法。根据不同的系数取值,新型三阶U-MUSCL格式甚至能达到四阶精度。该格式不仅对现有求解器的改动较小,而且不需要构造... 将格点形式的新型三阶U-MUSCL格式推广到格心形式的混合笛卡尔网格中,发展了一套基于混合笛卡尔网格的高精度数值算法。根据不同的系数取值,新型三阶U-MUSCL格式甚至能达到四阶精度。该格式不仅对现有求解器的改动较小,而且不需要构造插值模板,同时也不需要在网格单元内构造额外的高阶多项式,不会增加较大的计算量。通过数值涡的保持问题和二维非定常圆柱绕流问题,表明了该格式对于旋涡流动具有很低的耗散性。 展开更多
关键词 混合笛卡尔网格 新型三阶U-MUSCL格式 旋涡流动问题 低耗散
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非定常旋涡-翼型相互作用问题数值模拟研究
14
作者 赵文梅 赵军 胡偶 《直升机技术》 2015年第1期6-12,共7页
针对直升机旋涡-桨叶相互作用问题,以其二维简化模型旋涡-翼型相互作用问题为研究对象,发展了基于雷诺平均Navier-Stokes方程和自适应混合笛卡尔网格的流场数值模拟方法,通过给定合适的自适应判据,动态网格自适应技术能够准确捕捉旋涡... 针对直升机旋涡-桨叶相互作用问题,以其二维简化模型旋涡-翼型相互作用问题为研究对象,发展了基于雷诺平均Navier-Stokes方程和自适应混合笛卡尔网格的流场数值模拟方法,通过给定合适的自适应判据,动态网格自适应技术能够准确捕捉旋涡位置和保持旋涡强度。通过两类旋涡-翼型相互作用问题的数值模拟研究,揭示了旋涡与翼型相互作用过程中产生的复杂流动现象和非定常气动力变化。数值模拟结果与相关文献中的试验数据和数值计算结果吻合,且对三维桨叶的气动载荷研究和振动分析具有指导意义。 展开更多
关键词 混合笛卡尔网格 自适应 非定常 气动力 旋涡-翼型相互作用
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基于混合笛卡儿网格方法的可压流动数值模拟 被引量:4
15
作者 沈志伟 赵宁 胡偶 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期513-525,共13页
以可压缩黏性流动的数值模拟为研究背景,发展了一套自适应混合笛卡儿网格(AHCG)方法以及基于有限体积方法的雷诺数平均Navier-Stokes(RANS)的数值求解方法.为更好地模拟边界层的黏性流动在近壁面处采用贴体结构网格,剩余计算区域自动生... 以可压缩黏性流动的数值模拟为研究背景,发展了一套自适应混合笛卡儿网格(AHCG)方法以及基于有限体积方法的雷诺数平均Navier-Stokes(RANS)的数值求解方法.为更好地模拟边界层的黏性流动在近壁面处采用贴体结构网格,剩余计算区域自动生成与之相重叠的笛卡儿网格,并同时发展了基于流场特征的笛卡儿网格自适应技术.结合ADT(alternating digital tree)算法显著减少了网格生成中"挖洞"和"贡献单元"搜索的消耗机时,50万左右的网格数目下,搜索耗时为0.062s,仅为普通遍历方法的1/1 847.通过二维圆柱与两段翼型绕流的数值算例显示,定常AHCG方法能够准确地预测物面压力分布与升阻力系数并且具备处理复杂外形的能力;同时通过二维非定常圆柱绕流问题与NACA0015矩形机翼翼尖尾涡的捕捉算例显示,结合了动态自适应网格加密的非定常AHCG方法尤其适用于旋涡主导流动. 展开更多
关键词 混合笛卡儿网格 雷诺数平均Navier-Stokes 自适应网格加密 ADT算法 复杂外形
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