非定常旋轉(zhuǎn)問題Euler-N-S方程數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文圍繞非定常旋轉(zhuǎn)繞流的數(shù)值模擬問題,分別基于動網(wǎng)格方法和基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的方法,開展了求解二維Euler/N-S方程的計算研究。本文針對NACA0012翼型振蕩和粘性流體中旋轉(zhuǎn)圓柱這兩種旋轉(zhuǎn)繞流現(xiàn)象,采用CFD的方法數(shù)值模擬,通過雙時間步長的方法來求解不同時刻的流場信息。為了實現(xiàn)非定常的數(shù)值模擬,本文首先研究了定常流場的數(shù)值模擬,并通過編寫Euler/N-S方程的計算程序,成功模擬了定常情況下翼型的流場,為進一步研究作了鋪墊。本文基于二

2、維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,采用Jameson中心格式的有限體積法和四步Runge-kutta時間推進格式,結(jié)合選用的S-A一方程湍流模型,編制了對應(yīng)的求解定常Euler/N-S方程的計算程序;接著,分別采用動網(wǎng)格方法和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系方法,把發(fā)展的定常程序改寫為用于求解非定常旋轉(zhuǎn)繞流問題的計算程序,選用的時間方法為雙時間步長,通過兩種不同的方法都能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)物體的繞流模擬,兩種方法各有長處。
　　動網(wǎng)格方法能有效地處理邊界運動和變形的非定常問題。本文針

3、對旋轉(zhuǎn)繞流中的物體的旋轉(zhuǎn)運動,采用了動網(wǎng)格方法來模擬,在網(wǎng)格更新方法中為了方便,考慮物體只做旋轉(zhuǎn)運動,網(wǎng)格的更新方法采用了整體網(wǎng)格隨物體旋轉(zhuǎn)一起更新的方法,這種方法不存在網(wǎng)格的變形與拉伸,省去很多計算,并且產(chǎn)生的誤差也不大。采用動網(wǎng)格方法,本文分別對NACA0012翼型振蕩進行了無粘/有粘數(shù)值模擬,并且對粘性流體中旋轉(zhuǎn)圓柱這一非定常問題進行了數(shù)值模擬,都取得了令人滿意的結(jié)果。
　　旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系方法則在處理旋轉(zhuǎn)問題時有自己的優(yōu)勢。旋轉(zhuǎn)