欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:46617879
大小:1.31 MB
页数:9页
时间:2019-11-26
《带旋转修正的弹簧-TFI混合动网格方法》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaOct.252011V01.32No.101815.1823ISSN1000—6893CN11—1929/Vhttp://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn文章编号:1000—6893(2011)10—1815—09带旋转修正的弹簧一TFI混合动网格方法张兵,韩景龙*南京航空航天大学机械结构强度与振动国家重点实验室,江苏南京210016摘要:网格存在大变形时,传统的超限插值(TFI)动网格方法易于引起网格正交性问题。依据几何关系并考虑其插值
2、特点,提出了一种带旋转修正的TFI动网格方法。对结构网格块进行分块,在子块角点间建立弹簧元,并基于弹簧类比法计算角点位移;子网格内部结点位移采用修正后的TFI动网格方法进行计算,从而形成具有弹簧一TFI混合特征的动网格新方法。以典型二维及三维黏性网格为例进行方法的有效性研究。结果表明。在显著大变形情况下,引入旋转修正得到了正交性和光顺性良好的变形网格。另外,该方法的计算效率较传统TFI动网格方法有所降低。但相比弹簧方法提高l到2个量级。关键词:动网格;旋转修正,弹簧类比法;超限插值;计算流体力学中图分类号:V211.3;V215.3文献标识码:A
3、主流的计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)一般采用有限体积方法进行空间离散,通过求解基于Euler描述的Navier-Stokes方程实现。基于此,存在动边界的非定常计算中,需要运用动网格技术来实现求解域的变形。良好的动网格能力是开展流固耦合研究的关键因素。目前,寻求一种兼具变形能力强和计算效率高的动网格技术仍然是CFD领域的研究热点之一。借助于网格生成思路,大多数网格生成方法,如代数型[1]、椭圆型[23等,均可应用于动网格过程。其中超限插值(TransfiniteInterpolate,TFI)方法[3
4、。73是应用较为广泛的一种高效的代数动网格方法,但不适用于大变形情况。弹簧类比法[8-113是一种基于有限元思想的动网格方法,其通过在网格结点之间建立弹簧元,并采用迭代法求解结点静力平衡方程实现网格变形,由于需要迭代求解,其计算量大大增加,这对于黏性网格尤为显著。Delaunay三角形L12]方法是一种经典的非结构网格生成方法,文献[13]和文献[14]提出一种相似的动网格计算方法,适用于大变形及黏性网格,计算速度可达弹簧方法的10倍以上。文献E15]和文献[16]采用边界元方法进行动网格计算,将流体网格作为无限弹性体对待并采用有限元方法求解结点
5、位移,以避免网格交错及负体积。由于需要迭代计算,其效率较低。另外,采用弹簧类比法等有限元方法,需要采用非结构数据存储格式,计算过程对内存访问带宽有很高要求,这也是此类方法效率低下的一个重要原因,一般情况下其计算时间比TFI方法高1到2个量级。不同于已有研究思路,本文对网格变形的几何拓扑关系进行分析,阐述传统TFI方法在大变形时网格正交性差的原因,进而通过旋转修正加以改进,提出一种适用于结构网格的动网格新方收稿日期:2011-01-04;退修日期:2011-02-18;录用日期:2011-04—05;网络出版时间:2011—04·1917:03:1
6、5网络出版地址:WWW.cnkinet/kcms/detail/11.1929.V.20110419.1703.006.htmIDOI:CNKI:11-1929/V.20110419.1703.006基金项目:国家自然科学基金(10872089)*通讯作者.Tel.:025·84896484E-mail:hjlae@nuaa.edu.∞孳
7、用格武I张兵.韩秉龙.带旋转修正的弹簧-TF/混合动两榕方法£JI.航空学报.201l,32(10):1815-1823.ZhangBing,HanJlng/ong.Spring-TFIhybriddynami
8、cmeshmethodwithrotationcorrectionLJj.ActaAeronauticaetAstronautZcaSinica·2011,32t10);18f5.f823,1816航空学报Oct.252011V01.32No.10法,即:弹簧一TFI混合动网格方法,该方法兼具TFI决定了块内网格变形的均匀性,子块越多网格变动网格方法的高效性和弹簧类比法的适用性。形越光顺,但计算量越大,考虑到子块内部采用1弹簧一TFI混合方法T。F-I。式计算’每个方向分割份数在通常可取2~石‘1日J。动网格的计算目的是将边界位移传递到计算对于单
9、个网格块(子块)内部的结点位移,采域内部结点,也即已知边界结点位移计算内部结用TFI方法计算,三维情况下的计算公式如下:点位移。因此,多
此文档下载收益归作者所有