流場模擬和流固耦合問題的網(wǎng)格新方法.pdf

1、流場模擬是利用計算流體動力學研究流體運動性質的必要前提。流固耦合力學是流體力學與固體力學交叉形成的一門力學分支，作為研究流體固體兩種介質相互作用的一種重要手段，正受到越來越多的關注。網(wǎng)格技術是研究流場和流固耦合問題的關鍵，網(wǎng)格的質量、適應性與計算效率是決定數(shù)值模擬成功與否的重要因素。本文主要針對流場和流固耦合模擬中存在的網(wǎng)格技術關鍵問題進行研究。 本文詳細闡述現(xiàn)有的網(wǎng)格生成和更新方法，基于映射函數(shù)理論生成二維/三維流場結構化網(wǎng)格

2、。針對應用中對場函數(shù)變密度的要求，提出可控制網(wǎng)格疏密度的插值公式，以此對物體周圍流場進行網(wǎng)格剖分，驗證其有效性。針對圓形域（柱形域）流場網(wǎng)格生成質量欠佳的缺陷，提出在目標域中建立內置塊的策略，統(tǒng)計分析網(wǎng)格的最小內角分布且與原方法進行對比分析。運用自編程序，對大跨空間結構周圍流場進行網(wǎng)格剖分。以此驗證本方法對于復雜外形結構的良好適應性及計算有效性；并通過不同的網(wǎng)格模型對比發(fā)現(xiàn)，在結構附近區(qū)域加密的變密度網(wǎng)格模型，可在保證模擬精度較高的同時

3、，明顯提高網(wǎng)格生成及迭代計算的效率。 針對流體域的網(wǎng)格移動，提出基于映射結構化網(wǎng)格的插值更新新方法。采用映射插值函數(shù)，計算流體網(wǎng)格節(jié)點位移并與初始網(wǎng)格坐標值疊加，獲取流體新的節(jié)點坐標。對二維正方形、梭形及三維立方體流場的網(wǎng)格更新的計算表明，本方法可保持原網(wǎng)格的拓撲關系，更新速度快，更新質量好。 使用約束反力分配法和投影插值法實現(xiàn)流體域到固體域和固體域到流體域的信息傳遞，運用自編程序對典型形體結構流固耦合界面開展信息傳遞模