流固耦合数据交换的插值精度影响因素研究

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1、第42卷第4期2012年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．42No．4Jul．2012流固耦合数据交换的插值精度影响因素研究王彪，杨慧，郑赘(北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真中心，北京100191)摘要：提出了一种投影一形函数插值的新方法，用发展了三维线性插值方法。又包括使用优化插值和常体积转化等6种插值方法，从袁征多种不同网格质量和待插值函数值情况的角度，进行了插值精度验证的应用研究，探索了网格质量和待插值函数值对插值精度的影响程度。研究结果表明，

2、投影～形函数插值方法的效果很好；流／固的网格质量及其匹配状况在很多情况下对插值精度的影响要远大于插值方法本身。关键词：流固耦合；数据交换；插值精度；投影一形函数插值；网格质量中图分类号：V235．13文献标识码：A文章编号：1671．654X(2012)04—0085—05ResearchonDataExchangeatFluid—StructureInterfacebyInterpolationWANGBiao，YANGHui，ZHENGYun(AeroengineSimulationandResearchCente

3、r，SchoolofJetProplusion，BeihangUniversity，Beo'ing100191，China)Abstract：Projection-shapefunction，anewidearofinterpolationmethod，wasputforward，andthree—di-mensionallinearinterpolationmethodwasalsodeveloped．Sixkindsofinterpolationmethods，includingtheabovetwo，optima

4、linterpolation，constantvolumetransformationmethodandSOon，wastobeappliedtothestudyofinterpolationaccuracy．Inanewpointofviewaboutthecharacterizationsofdifferent函ds’qualitysituationsandinterpolationfunctions，theeffectofmeshqualityandinterpolationfunctionstotheinter

5、polationaccuracyWaSexplored．Theresultsshowedthatinterpolationmethodofprojeetion—shapefunctionperformedverywell．Thequalityofgrids，composedofstructure，fluidandmatchingconditionofthetwo，deeplyimpactedtheinterpolationaccuracy，andtheeffectsweremuchlargerthanthemethod

6、it-selfinmanysituations．Keywords：fluid—structureinteraction；dataexchange；interpolationaccuracy；projection—shapefunctioninterpolation；meshquality引言随着计算流体力学、计算结构动力学和计算技术的不断发展，对复杂的流体、固体相互作用的工程问题进行流固耦合的数值模拟分析已经成为～种趋势。流固耦合方法一般是流体／固体域互为边界条件，所以要求在流体和固体界面处进行数据交换。由于流体／固体

7、的网格一般在界面处不能完全匹配，所以流固间的数据传递一般是两套非匹配网格之间双向插值问题。插值作为流固耦合问题研究的关键环节，其精度直接影响着数值模拟分析的计算精度而备受关注。为了提高数据交换的插值精度，国内外很多领域的学者都在这方面做了大量的_【作⋯，提出发展了各种方法，主要有Harder【21提出的无限平板样条法(IPS，Infinite．PlateSplines)，Appa”1在IPS法基础上提出的有限表面插值法(FPS，Finite—PlateSplines)和薄板样条法”1(TPS，Thin．HateSpli

8、nes)，多重二次曲面的双调和法p1(MQ，Muhiquadrie—Biharmonies)，非均匀B样条曲面插值法油1(NUBS，Non．UniformB—Splines)，Shepard方法o“，径向基函数插值法(RBF，RadialBasisFunction)及其多变量插值格式”j。另外，常体积转换法(CVT，Constan