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《高超声速乘波飞行器三维流场的并行数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、国防科技大学学报第25卷第2期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.25No.22003文章编号:1001-2486(2003)02-0005-04X高超声速乘波飞行器三维流场的并行数值模拟范晓樯,李桦,李晓宇,田正雨(国防科技大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073)摘要:针对高超声速乘波飞行器三维绕流流场,在基于LINUX+MPI系统的分布式并行计算平台上,并行求解了三维雷诺平均的N-S方程。并行数值方法采用的是有限体积方法(FVM)
2、、OC-TVD差分格式、B-L代数湍流模型及流场分区的并行方法。计算结果表明,所采用的并行数值模拟方法能够求解包含强激波的流场,激波穿越区域边界时无断层、错位等通量不守恒的现象。并行计算效率高,8个处理机计算时的并行加速比达到了618。关键词:并行计算;高超声速;乘波飞行器;数值仿真中图分类号:V21114文献标识码:AParellelNumericalSimulationoftheThree-dimensionalFlowFieldaroundtheHypersonicWaveriderShapeVe
3、hicleFANXiao-qiang,LIHua,LIXiao-yu,TIANZheng-yu(CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:BasedonthedistributedparellelcomputingplatformwiththeLINUX+MPIparellelenvironment,aparellelnu-mericalc
4、omputingmethodwithfinitevolumemethod(FVM),OC-TVDscheme,B-Lturbulencemodelanddomaindecom-positionmethodwasdevelopedtosolvethe3-DcompressibleReynolds-averagedN-Sequations.Thismethodwasusedtosimulatetheflowfieldofthehypersonicwaveridershapevehicle.Thenumeri
5、calresultsindicatethattheshockacrossthezoneboundaryiscontinuousandtheparellelspeedupratioreachs6.8when8cpuisinusing.Keywords:parellelcomputation;hypersonic;waverider;numericalsimulation从目前计算流体力学(CFD)的发展现状和工程设计要求来看,CFD对计算机的计算速度和存储量的要求是相当高的。尽管计算机技术近二十年来有了突
6、飞猛进的发展,但是随着所研究问题复杂程度的逐渐增加和工程设计中对CFD的依赖性逐渐增强,目前的计算机水平仍然满足不了计算流体力学的发展需求。要通过CFD的方法解决复杂的工程实际问题,就目前计算机的发展状况而言,还必须依赖于并行计算技术。[1]高性能并行计算技术在发展的初期就受到高度的重视。目前,它在科学研究、工程技术以及军[2~4]事等方面的应用已经取得了巨大的成就。将高性能并行计算技术应用于计算流体力学不但能够促进计算流体力学的不断发展,而且还能反作用于高性能并行计算技术,使其不断完善,两者相辅相成。
7、在高超声速飞行器的设计中,由于一体化的要求,需要对整个飞行器甚至包含发动机进气管、燃烧室及尾喷管的气动特性作比较全面、细致的数值计算,计算量相当巨大,采用并行数值求解显得非常必要。本文的工作就是在高超声速飞行器设计一体化的要求下所开展的飞行器气动特性大规模并行数值计算的研究。1并行计算软硬件环境目前的并行计算分为两类:一类是基于大规模并行计算机的并行计算,另一类是基于网络并行环境X收稿日期:2002-11-20基金项目:国家863高技术项目资助作者简介:范晓樯(1977)),男,博士生。6国防科技大学学
8、报2003年第2期的并行计算。随着目前网络技术的发展,廉价建设基于网络的并行环境成为可能,并行计算技术逐渐走进了普通的实验室,相关的软件平台、并行技术和并行算法得到了充分的发展。本文所做工作的硬件是基于网络的分布式微机并行平台。该分布式并行平台由四台pentium4双CPU微机组成,每台微机的内存容量为1GB,CPU频率为117GHz,网络环境由100Mbps高速网卡和集线器组成,这样就构成了共8个CPU(117GHz/CPU)和总共4G内
