基于混合网格的三维Navier-Stokes方程并行算法.pdf

《基于混合网格的三维Navier-Stokes方程并行算法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第26卷第3期航空学报Vol.26No.32005年5月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAMay2005文章编号!1000-6893(2005>03-0290-04基于混合网格的三维Navier-stokes方程并行算法夏健伍贻兆(南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016>ParallelComPutingstrategyfora3DHybridunstructuredNavier-stokessolverXIAJianWUYi-zhao(CollegeofAerospaceEngineeringNa

2、ningUniversityofAeronauticsandAstronauticsNaning210016China>摘要:提出了一种基于混合网格的三维Navier-Stokes方程的并行计算方法oNavier-Stokes的求解采用了基于面的有限体积方法该方法适用于任何网格类型o采用一方程Spalart-Allmaras模型来计算紊流黏性o并行计算采用区域分裂的方法利用METIS网格分区系统实现了各节点的加载平衡o节点间的数据交换通过调用MPI库函数来实现采用非阻断通讯的方式来减少数据交换时间o充分利用FORTRAN90的动态存储特性来减少

3、对内存的需求o最后通过对绕DLR-F6外形(翼身组合体+挂架+发动机短舱>黏性流动的数值模拟验证了该并行程序的准确性高性能并行计算以及处理复杂几何外形的能力o关键词!非结构网格3并行计算3区域分裂3Navier-Stokes方程3有限体积方法中图分类号:V211.3文献标识码:AAbstract:Aparallelcomputingstrategyfora3DhybridunstructuredNavier-Stokessolverhasbeendeveloped.TheNavier-StokeseCuationsaresolvedbyafac

4、ebasedfinitevolumemethodWhichissuitableforarbitrarymeshtype.TheSpalart-Allmarasone-eCuationturbulencemodelisimplementedtoevaluatetheturbulentvis-cosity.ParallelcomputationisbasedonthedomaindecompositionmethodandloadbalanceisachievedbyusingMETISsystem.TheMessagePassingInterfa

5、ce(MPI>libraryroutinesareutilizedtopassinformationbetWeenprocessorsandnon-blockingcommunicationsareusedtominimizethecommunicationsoverhead.ThedynamicallocationfeatureofFORTRAN90isfullyexploitedtoreducethememoryreCuirement.Finallytheparallelcodeisappliedtosimulationofviscousf

6、loWaroundtheDLR-F6geometry(Wing-body-pylon-nacelle>tovalidateitsaccuracyhighparallelperformanceandtheabilitytodealWithcomplexgeometries.Keywords:unstructuredgrid3parallelcomputation3domaindecomposition3Navier-StokeseCuation3finitevolumemethod计算机技术的飞速发展为计算流体力学步入l有限体积算法工程应用提供了

7、可能o在实际流动中许多物体的外形是非常复杂的o如何有效处理复杂的物面(1>控制方程积分形式的Navier-Stokes方边界生成高质量的计算网格是目前计算流体力程可以写作学一个重要的研究课题o非结构网格(包括混合S!d!+("c(!>-"v(!>>dS=0(1>网格>剖分灵活可以对整个流场作划一的处理St!SO非常适于处理复杂边界问题且容易进行自适应式中:!是控制体3S!是控制体的边界3!=["]T为守恒变量3是密度3uUL程序具有很好的通用性现在绝大多数商用CFD"u"U"L"E"软件都是基于非结构网格的o但基于非结构网格分别是J}z方向的速

8、度分量3E是总能3"c(!>的算法也存在存储量大计算耗时等缺点o解决为对流通量3"v(!>为黏性通量o式(1>必须与理这些问题的有效途径是并行计算o