处理动边界问题的无网格∕直角网格混合算法

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1、第42卷第4期2010年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报V01．42UniversityofAeronautics＆AstronauticsAug．处理动边界问题的无网格／直角网格混合算法蒲赛虎陈红全(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)No．42010摘要：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

2、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；无网格医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。关键词；非定常流动；无网格法；直角网格，动边界；混合算法中图分类号：V211．3

3、文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)04—0477—06HybridCartesianGrid／GidlessMethodforSolvingMovingBoundaryProblemsPuSaihu，ChenHongquan(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016·China)Abstract：Thehybridcartesiangrid／gr

4、idlessmethodisadvancedforsolvingmovingboundaryproblems．Inthepresentmethod，themovingbodyisenvelopedbyacloudofgridlesspoints，forfollowingthemo—tionofthebodyagainstabackgroundofcartesiangrids．Thetopologyofthegridlesscloudsisunchangesothatthecloudregenerat

5、ioncanbeavoided；Astheflowfieldisbasicallydiscretizedbycartesiangrids，theinterfacebetweenthegridlessregionandthecartesiangridcanbetraced．Coupledwithadualtime—steppingmethod，theresultinghybridmethodisimplementedtosolvetwo—dimensionalunsteadycompressibleE

6、ulerequations．Theflowpastapitchingairfoilharmonicallyaboutthequarterchordisfirstlysimulated．Numericalresultsareingoodagreementwithexperimentaldata．Then，thestoresep—arationfromawingsectioniSsimulated．Theresultshowsthatthehybridmethodcanhandletheun—stead

7、yflowproblemsinvolvinglarge—scalemovingboundaries．Keywords；unsteadyflow；gridlessmethod；cartesiangrid；movingboundary；hybridmethod在航空领域，涉及动边界的非定常流动现象非常普遍，如副翼偏转、直升机旋翼转动等所涉及的流动。对这些流动现象进行数值模拟有难度，主要是因为物面边界运动以后，计算区域的变化要求计算网格随边界的运动而改变。目前常觅的动边界网格处理有：网格再生、弹性网格‘1

8、3和嵌套网格‘23等方法。动边界数值模拟所涉及的网格再生需在计算基金项目：国家自然科学基金(10372043；10671092)资助项目。收稿日期：2009-10-29；修订日期：2009—12—22作者简介：蒲赛虎，男．博士研究生，1985年5月生；陈红全(联系人)。男，教授，博士生导师，E-mail：hqchenam@nuaa．edu．cn．478南京航空航天大学学报第42卷迭代的每一时间步重新生成网格，反复的网格生成影响到计算效率；弹性网格方法原理简单、实现容易