采用大渦模擬技術(shù)發(fā)展NAPA軟件的分離流動模擬能力.pdf

1、本文立足于南京航空航天大學(xué)能源與動力學(xué)院自主開發(fā)的三維大型通用計算流體力學(xué)軟件NAPA,采用大渦模擬技術(shù)和雙時間步非定常推進(jìn)技術(shù),以發(fā)展NAPA軟件的計算能力,為此主要開展了以下工作:
　　 首先,基于對NAPA軟件的主程序框架分析和大渦模擬技術(shù)的發(fā)展調(diào)研,設(shè)計了一套在NAPA中實現(xiàn)大渦模擬的技術(shù)路線,選用經(jīng)典的Smagorinsky亞格子渦模型計算小尺度湍動渦,而依靠高分辨率空間差分格式計算的對流項和中心差分模擬的粘性項模擬網(wǎng)

2、格尺度以上的湍動渦;在采用這些算法處理空間差分項后,使用雙時間步非定常推進(jìn)技術(shù)解決單一的全局時間步推進(jìn)面臨的非定常推進(jìn)十分困難的問題,可以快速、正確地求解非定常問題。
　　 其次,在確定數(shù)值算法后,本文實現(xiàn)了相關(guān)各計算模塊的程序編寫,并基于MPI標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫實現(xiàn)了這些計算模塊的并行化。此外,考慮到非定常模擬需要在時間推進(jìn)一段進(jìn)程后輸出流場以獲得非定常發(fā)展過程數(shù)據(jù),本文基于MPI并行文件讀寫函數(shù)在NAPA中添加了非定常流場數(shù)據(jù)并行輸

3、出功能。此外,完成所有程序編寫后,本文按照軟件工程方法通過模塊單元測試等手段完成了對所添加源代碼的測試。
　　 此后,本文使用所發(fā)展的軟件,對經(jīng)典的二維圓柱繞流問題進(jìn)行了校驗性模擬,通過與經(jīng)典實驗結(jié)果對比本文計算所獲得的非定常脫落渦結(jié)構(gòu)等流場特征,驗證了本文所做的算法結(jié)構(gòu)和程序開發(fā)工作的正確性。然后,采用本文算法和程序進(jìn)一步對二維機翼大攻角分離流問題和三維圓柱繞流問題進(jìn)行了數(shù)值模擬,也獲得了這些流動的非定常流場結(jié)構(gòu)。計算結(jié)果表明