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时间:2020-03-22
《混合重叠网格插值方法的改进及应用.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2017年2月北京航空航天大学学报February2017第43卷第2期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01.43No.2http:///bhxb.buaa.edu.cnjbuaa@buaa.edu.cnDOI:10.13700/j.bh.1001—5965.2016.0114混合重叠网格插值方法的改进及应用黄宇1,阎超1’+,王文1,席柯2(1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100083;2.中国兵器工业导航与控制技术研究所,北京100190)摘要:混合重叠网格间合
2、理插值是保证流场计算正确的基础之一。本文针对重叠区网格尺寸匹配度较差时插值误差较大问题,发展了一种新型混合重叠网格插值方法,通过使用二阶精度插值、按单元尺度区分和扩充模板,改善了插值区网格尺寸匹配度较差时的插值精度。本文方法适用于任意单元类型的混合网格重叠,对各类单元处理透明,实现简单。计算结果表明,采用本文方法在网格重叠区流场变量传递正确有效,插值区网格尺寸匹配度较差时,相比原始方法,等值线过渡更为光滑,变量经过插值区耗散更小,计算与试验值符合更好。关键词:计算流体力学;混合网格;重叠网格;插值方法;插值精度中图分类号:V221+.3;TB553文献标
3、识码:A文章编号:1001.5965(2017)02-0285-08受到结构重叠网格的启发,Nakahashi等⋯首先提出非结构重叠网格技术,随后被推广为混合重叠网格,广泛应用于具有复杂外形及多体相对运动问题模拟中。2。o。同结构重叠网格一样,混合重叠网格将计算区域划分为多个子区域,在各子区域内独立计算。子区域网格存在重叠关系,各网格之间的流场信息需要通过插值来传递。目前,有2类插值方式:①守恒型插值,此方法精度高,收敛性好,对插值区网格相对尺度依赖小,但过程处理复杂,实现困难;②非守恒型插值,此方法实现简单,但是需要注意插值区网格尺寸的匹配度及避免插值
4、区处于流动梯度较大区域。具体外形计算时,非守恒型插值应用较为广泛。插值边界处的插值精度是保证子网格流场计算准确的基础之一。为了提高非守恒型插值精度,科研人员从两方面开展了大量工作:一方面,从改善插值区网格尺寸匹配度着手,如Ltihner等Ho以物面距离和网格单元体积的组合量建立了准则参数,确保插值单元与其宿主单元尺度匹配,Noackp。区分对待物面和远场网格,将插值区域推离物面至合适的位置,蔡晋生等。6。基于隐式切割准则确定优化插值边界;另一方面,发展了多种插值方式,如Togashi和Ito¨1把非四面体插值单元剖分为四面体,针对四面体特点设计了一种插值
5、策略,田书玲坤1将单元标准化,并结合拉格朗13基函数发展了一种适合高阶格式的插值方法,许和勇等”。根据单元几何特征,采用面积加权法获得了四面体网格上的插值格式。实际运用中发现,即使优化重叠边界有时也难以保证插值区网格尺寸的匹配度,为了改善插值区网格尺寸匹配度较差时的插值精度,本文基于文献[10]中的方法,发展了一种适用于任意单元类型混合重叠网格的插值方法。通过引入二阶精度插值方法,提高插值精度,传递流动变量,再结合加权的最小二乘法获得新的插值单元梯度信息。本文方法只需一层插值网格,既继承了文献[10]中方法对各单元类型的透明特性和实现简单特性,又提高了在
6、插值区单元尺寸匹配度较收稿日期:2016-01—29;录用151期:2016-04—29;网络出版时间:2016-06—3009:04网络出版地址:WWW.cnki.net/kcms/detail/11.2625.V.20160630.0904.001.html}通讯作者:E-mail:yanchao@buaa.edu.en引用格式:黄字,阁超,王文,等.混合重叠网格插值方法的改进及应用fJJ.北京航空航天大学学报,2017,43f2):285—292.HUANGY,YANC,WANGW,eta1.Animprovedinterpolationmetho
7、dforhybridovelsetgridanditsapplicationEJ].JournalofBe咖ngUniversityofAeronauticsandAstronautics,2017,43(2):285-292(inChinese).286北京航空航天大学学报差时的插值精度。算例结果表明,相比文献[10]中方法,本文方法计算出的等值线过渡更为光滑,与试验值符合更好,证明其准确可靠。1原插值方法文献[10]中基于线性重构思想,发展了一种格心到格心、适用于任意网格单元类型的插值策略。该方法依赖插值单元格心处流场变量w、单元梯度VW和限制器函数
8、西计算完成。由式(1)可获得从宿主单元日的格心到插值单元A的格心的变量、限制器及
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