基于非结构背景网格的动网格方法研究

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1、第42卷第2期2012年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．2Mar．2012基于非结构背景网格的动网格方法研究张加乐．陈红全(南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016)摘要：借鉴弹簧动网格方法和Delaunay背景图方法。提出一种基于非结构背景网格的动网格生成方法。先用少量的物面控制点生成相对较粗的非结构背景网格，再用弹簧法将动边界的变化量作用到该背景网格，然后利用计算网格与背景网格的映射关系插值生成对应的动网格，最后对物面网格点及其附近受影响的密网格点进行局部网格修正，获得最终计算所需的动

2、网格。所提方法与直接弹簧法比较，由于弹簧法作用的背景网格远粗于实际的计算网格，提高了计算效率，此外，由于网格的运动受控于受弹簧法作用的背景网格，边界变形或运动能较为均匀地传递到内部网格上。使网格单元过渡光滑，提高了动网格的质量。给出若干算例。展示了方法的效率和可行性。关键词：动网格；非结构背景网格；改进弹簧法；映射插值；物面修正中图分类号：V21l文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)02．0095．05ResearchonDynamicMeshMethodBasedonUnstructureBackgroundMeshZHANGJia-le，

3、CHENHong—quan(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Anewdynamic鲥dmethodbasedonallunstructuredbackgroundmeshisproposedinthisat-ticle．Firstly，arelativelythinunstructuredbackgroundmeshWasgeneratedbyasmallamountofsurface

4、nodes；secondly，springanalogymethodWasusedtocalculatethemovementofbackgroundmeshnodescausedbyboundarymovement；thirdly，themovementofcomputingmeshnodeswereinterpolatedusingtheirpositioninthebackgroundmesh；finally，themovementofsurfacenodesandthicknodesnearthemwerecorrectedwhenthesurface

5、iscurly．Byreducingthesolvingscaleofthespringanalogy，theefficien-cyofmeshdeformationWasincreasedeffectively．Additionally，thequalityofthedynamicmeshcanbeimproved，sinceusingimprovedspringanalogymethodandunstructuredbackgroundmeshcantransferthemovementofinternalnodesmoreevenly．Exampless

6、howthefeasibilityandefficiencyofthismethod．Keywords：dynamic鲥d；unstructuredbackgroundmesh；improvedspringanalogy；mappinginterpola-tion；boundarycorrection引言对存在动边界的非定常流场问题进行数值计算时。需要随时间的变化调整相应的网格去覆盖计算区域。这就需要用到动网格技术。局部网格重构方法【IJ是动网格方法之一，它在每个计算时刻对局部网格或全部网格重新生成，能保证每个计算时刻的网格质量都比较高。但这样会带来算法上的复

7、杂性，需要消耗更多的计算资源。重叠网格方法旧1是另一种常用的动网格方法，一般用于处理边界存在较大的相对运动时的动网格。但该方法仅能处理边界刚性运动且不易保持格式的守恒性。实际非定常流动中，相当一部分只涉及到一定程度边界变形或运动，无需采用局部网格重构方法或重叠网格方法，在不改变原有网格本身的拓扑结构的情况下，只通过原有网格的伸缩变形去覆盖不同时刻的计算区域即可，这就是动弹网格方法。TFI(transfiniteinterpolate)p1方法是一种应用较为广泛的动弹网格方法。这种方法实际上是一种考虑了边界运动和变形的网格重新生成方法，它保持了原有网格的拓扑结构

8、，适合于结构网格的运动和变形，但不能简