检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2016年第8期37卷 2395-2407页

作者：刘君刘瑜陈泽栋大连理工大学航空航天学院大连116024 装备学院航天装备系北京101416 大连理工大学工程力学系大连116024

数值模拟流固耦合问题或多体分离问题的非定常流动时,常采用基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方程的有限体积法,涉及到变形网格和离散几何守恒律。在对变形网格算法进行综述时,按照构造思想分为物理比拟、椭圆光顺、插值、运动子网格(MSA)及... 详细信息

数值模拟流固耦合问题或多体分离问题的非定常流动时,常采用基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)方程的有限体积法,涉及到变形网格和离散几何守恒律。在对变形网格算法进行综述时,按照构造思想分为物理比拟、椭圆光顺、插值、运动子网格(MSA)及其混合法共5类,分别介绍了基本原理、研究现状和适用范围,通过算例比较表明,径向基函数(RBFs)和运动子网格相结合的混合方法既有很好的变形能力,也有较高的计算效率,值得进一步发展和推广。在介绍了离散几何守恒律(DGCL)概念之后,采用二维几何模型进行分析,指出其机理是离散过程中体积增量与网格面元扫过的体积不相等造成的,把目前国内外应用的算法分为面积修正法、给定速度的面积修正法、速度修正法和体积修正法共4类,对其应用范围和存在的问题进行讨论,认为提出的体积修正算法既可以保证流固界面条件,也可以用于时间多层格式。

关键词：非结构网格网格变形非定常流动几何守恒律界面耦合

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有限差分法中几何守恒律的机理及算法

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空气动力学学报 2018年第6期36卷 917-926页

作者：刘君韩芳夏冰大连理工大学航空航天学院辽宁大连116024

采用有限差分法求解复杂外形物体绕流场时经常进行坐标变换,由此会引入坐标变换系数等几何参数,采用不同的差分格式离散坐标变换系数得到的结果不同,导致在计算过程中可能出现均匀流场不能保持均匀的现象,消除这种误差需要研究几何守恒... 详细信息

采用有限差分法求解复杂外形物体绕流场时经常进行坐标变换,由此会引入坐标变换系数等几何参数,采用不同的差分格式离散坐标变换系数得到的结果不同,导致在计算过程中可能出现均匀流场不能保持均匀的现象,消除这种误差需要研究几何守恒律。本文对坐标变换过程进行理论分析,发现坐标变换过程中采用的数学恒等式在离散条件下不再成立,这是引起物理量不守恒的本质机理,认为增加坐标变换系数恒等式作为源项的方程形式才是曲线贴体坐标系下的离散等价方程,提出只要源项和对流项的离散格式相同就能满足几何守恒律的构造准则。按照上述理论准则建立了基于离散等价方程的几何守恒律算法,通过AUSM、HLLC、Roe、VanLeer四种分裂格式的算例,表明这种新的几何守恒律算法适用于通量差分裂格式(Flux-Difference Splitting,FDS)和矢通量分裂格式(Flux-Vector Splitting,FVS),且均能消除由坐标变换(包括网格运动)引起的误差,保持流场的均匀特性。

关键词：几何守恒律有限差分法贴体坐标系离散近似方程离散等价方程源项耦合算法

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满足几何守恒律的WENO格式及其应用

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计算力学学报 2017年第6期34卷 779-784页

作者：朱志斌杨武兵禹旻中国航天空气动力技术研究院北京100074

对几何守恒律的来源进行了分析,发展了一种满足几何守恒律的WENO格式,并应用于翼型层流分离现象的数值模拟中。为消除网格质量影响,采用守恒型方法计算网格导数,并将标准的WENO格式分解为中心差分部分和数值耗散部分。算例计算结果表明... 详细信息

对几何守恒律的来源进行了分析,发展了一种满足几何守恒律的WENO格式,并应用于翼型层流分离现象的数值模拟中。为消除网格质量影响,采用守恒型方法计算网格导数,并将标准的WENO格式分解为中心差分部分和数值耗散部分。算例计算结果表明,几何守恒律对高精度有限差分WENO格式计算结果具有重要影响,本文方法能够消除网格导数计算误差,保证来流保持性。将本文方法应用于SD7003翼型层流分离现象的数值模拟中,计算结果与文献中计算及试验数据吻合较好,同时能够精细捕捉小尺度流场结构,准确模拟翼型层流分离现象中的复杂流动过程。

关键词：几何守恒律 WENO格式来流保持性度量系数误差翼型绕流

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高阶精度有限差分方法几何守恒律研究进展

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空气动力学学报 2021年第1期39卷 157-167页

作者：毛枚良姜屹闵耀兵朱华君邓小刚中国空气动力研究与发展中心绵阳621000 军事科学院系统工程研究院北京100082 军事科学院北京100091

针对高阶精度有限差分格式的几何守恒律问题,系统梳理了国内外离散几何守恒律问题方面的研究工作,以有限差分格式离散后的自由流保持问题为切入点,综述了近年来课题组在有限差分离散几何守恒律方面的研究工作,包括守恒网格导数算法(CMM... 详细信息

针对高阶精度有限差分格式的几何守恒律问题,系统梳理了国内外离散几何守恒律问题方面的研究工作,以有限差分格式离散后的自由流保持问题为切入点,综述了近年来课题组在有限差分离散几何守恒律方面的研究工作,包括守恒网格导数算法(CMM)、对称守恒网格导数算法(SCMM)等,并通过若干典型算例验证了几何守恒律的满足对高阶精度有限差分方法数值模拟能力的提升。通过对有限差分离散几何守恒律问题研究工作的系统梳理,总结相关认识如下:1)直接基于网格变换导数的传统计算形式采用有限差分离散不能满足几何守恒律,需采用网格变换导数的守恒计算形式同时还需满足CMM条件;2)SCMM条件是满足几何守恒律的充分条件,且网格变换导数和雅克比均需采用其对称守恒计算形式,具有唯一性;3)自由流保持只是满足几何守恒律的一种表现形式;4)几何守恒律的满足能够有效提升高阶精度有限差分格式的数值模拟能力。

关键词：高阶精度有限差分方法几何守恒律自由流保持对称守恒网格导数方法

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满足几何守恒律的高精度有限差分方法研究及其在大涡模拟中的应用

满足几何守恒律的高精度有限差分方法研究及其在大涡模拟中的应用

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作者：徐丹国防科学技术大学

学位级别：博士

有限差分格式是发展最早的数值格式,也是最先发展高精度的方法,但仍有很多问题需要澄清、值得研究。本文基于加权紧致非线性格式(WCNS)类高精度有限差分格式,对有限差分格式与有限体积格式的对比,几何守恒律问题,格式的验证问题等进行... 详细信息

有限差分格式是发展最早的数值格式,也是最先发展高精度的方法,但仍有很多问题需要澄清、值得研究。本文基于加权紧致非线性格式(WCNS)类高精度有限差分格式,对有限差分格式与有限体积格式的对比,几何守恒律问题,格式的验证问题等进行了研究,并将具有代表性的格式应用于大涡模拟计算,同时验证了其在湍流问题模拟中的有效性。本文首先开展了高精度有限差分和有限体积方法的对比研究,详细讨论了两种方法下的自由流保持问题,提出了基于逐维重构的有限体积方法满足自由流保持的条件。通过复算文献中的算例证明高精度有限差分方法具有与有限体积方法相同的网格适应性,这一结论纠正了传统上“有限体积方法优于有限差分方法”的认识。进一步分析发现,导致认识混淆的主要原因在于没有对几何守恒律问题给予足够的重视,为此本文继续开展了几何守恒律问题研究,提出了不依赖于数值方法、具有普适意义的几何守恒律概念,进一步澄清了几何守恒律与自由流保持的关系,指出几何守恒律是数值离散过程中空间几何必须满足的基本条件。本文同时对高精度有限差分方法中涉及的其它问题进行了相关研究,其中包括通量计算方法、粘性项处理等,这些问题的研究和解决,对于高精度格式同样重要。综合上述研究结果,文中使用不同维度、不同控制方程下的各类算例对数值方法进行了系统验证,确保格式和代码的正确性,为复杂条件下的应用奠定了基础。基于系统发展的数值方法,本文将高精度有限差分格式应用于隐式大涡模拟的计算。采用了 HDCS和HWCNS两种具有耗散特性的格式,为了验证隐式大涡模拟方法的适用性,同时使用了 Smagorinsky模型和动态Smagorinsky模型进行对比。典型大涡模拟算例的计算结果表明,基于HDCS格式和HWCNS格式的隐式大涡模拟方法具有与显式模型下大涡模拟方法基本相同的模拟能力,可以用于湍流问题的大涡模拟计算。同时,本文针对两种格式的数值特性进行了初步分析,为之后的研究提供了参考。

关键词：高精度格式有限差分和有限体积几何守恒律大涡模拟

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关于变形网格“几何守恒律”概念的讨论

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航空计算技术 2009年第4期39卷 1-5页

作者：刘君白晓征张涵信郭正国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073 中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

在国内外文献中应用包含有变形的动网格进行流动数值模拟时,要满足所谓的几何守恒律条件;通过对这一概念最早提出推导过程和近年来应用发展情况分析以后发现,逻辑上存在不适当之处。从流体力学基本理论出发,对包含有变形的动网格技术的... 详细信息

在国内外文献中应用包含有变形的动网格进行流动数值模拟时,要满足所谓的几何守恒律条件;通过对这一概念最早提出推导过程和近年来应用发展情况分析以后发现,逻辑上存在不适当之处。从流体力学基本理论出发,对包含有变形的动网格技术的理论基础进行讨论,证实几何守恒律是流体力学控制方程的伴随方程或退化方程;通过简单模型分析有限体积方法离散过程,发现计算过程中不满足几何守恒律所引起的非物理现象本质上是目前有限体积离散处理中微元体积计算方法不符合物理定律所致;因此在变形动网格计算方法中不存在必须要满足的几何守恒律。最后根据理论提出物理背景清晰的微元体积计算方法,数值验证可行。

关键词：变形动网格几何守恒律非定常流动计算方法

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非线性高精度差分格式几何守恒律问题研究

非线性高精度差分格式几何守恒律问题研究

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中国力学大会-2015

作者：朱玉杰孙振生张世英易懋鼎第二炮兵工程大学动力工程系清华大学航空航天学院

研究了一般高精度非线性格式的几何守恒率问题。为了使WENO格式能较好地满足几何守恒律,保留了几何不变量,同时,对几何量的计算采用了类WENO的格式。由于几何量缺乏物理信息,无法根据自身参数进行矢通量分裂并确定出各模板权重。因此,... 详细信息

研究了一般高精度非线性格式的几何守恒率问题。为了使WENO格式能较好地满足几何守恒律,保留了几何不变量,同时,对几何量的计算采用了类WENO的格式。由于几何量缺乏物理信息,无法根据自身参数进行矢通量分裂并确定出各模板权重。因此,对几何量进行矢通量分裂时,正负通

关键词：几何守恒律矢通量分裂几何量

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关于"几何守恒律"的讨论

关于"几何守恒律"的讨论

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第二届全国非定常空气动力学学术会议

作者：马戎常兴华李明赫新张来平中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所四川绵阳621000

随着现代飞行器的机动性和敏捷性日益提高,非定常效应和气动/运动非线性耦合现象日趋明显,基于准定常和线性假设的静动态气动数据库设计方法已难以描述气动力的非线性变化规律。基于非定常流场计算与飞行力学耦合一体化的完全时间相关... 详细信息

随着现代飞行器的机动性和敏捷性日益提高,非定常效应和气动/运动非线性耦合现象日趋明显,基于准定常和线性假设的静动态气动数据库设计方法已难以描述气动力的非线性变化规律。基于非定常流场计算与飞行力学耦合一体化的完全时间相关仿真虽然能够较为精确地捕捉时间方向非常重要的非线性效应,但也引入了动态网格生成及动网格体系下控制方程求解的相关问题,例如非常著名的"几何守恒律(Geometric Conservation Law, GCL)"问题。本文针对任意拉格朗日欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)的有限体积动网格方法中涉及的"几何守恒律"问题进行了研究,并通过均匀流保持性和等墒涡算例进行了初步的尝试和考核。

关键词：非定常流动几何守恒律均匀流保持性等墒涡

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应用维数分裂方法推广MUSCL和WENO格式的若干问题

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航空学报 2022年第3期43卷 133-142页

作者：刘君韩芳魏雁昕大连理工大学航天航空学院大连116024

首先对有限差分法和有限体积法的差异进行了讨论,在已有文献观点的基础上补充了二者在边界条件处理及网格需求等方面存在差异的新论据。介绍了逐维推导的MUSCL和WENO格式计算控制体界面通量的过程,认为此类格式计算界面通量的方法直接... 详细信息

首先对有限差分法和有限体积法的差异进行了讨论,在已有文献观点的基础上补充了二者在边界条件处理及网格需求等方面存在差异的新论据。介绍了逐维推导的MUSCL和WENO格式计算控制体界面通量的过程,认为此类格式计算界面通量的方法直接应用于高斯积分型有限体积法不够严谨,从而得到了应用维数分裂方法构造的MUSCL格式和WENO格式不属于高斯积分型有限体积法的观点,“积分格式”这一定义更能准确反映这类格式的特点。此外,讨论了MUSCL格式和WENO格式在曲线坐标系下不能保证守恒的原因,并简单介绍了消除方法。

关键词：逐维方法有限体积法 MUSCL格式 WENO格式几何守恒律

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电磁阀颤振的流固耦合模拟研究

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航空学报 2014年第7期35卷 1922-1930页

作者：刘君徐春光张帆大连理工大学运载工程与力学学部辽宁大连116024

采用流固耦合数值模拟研究了液体火箭发动机高压供气系统中的电磁阀在地面试验中出现的不稳定现象。固体结构采用质量弹簧阻尼单自由度模型描述,纽马克算法(The Newmark Method)求解;流体控制方程为三维Euler方程,采用基于弹簧近似动网... 详细信息

采用流固耦合数值模拟研究了液体火箭发动机高压供气系统中的电磁阀在地面试验中出现的不稳定现象。固体结构采用质量弹簧阻尼单自由度模型描述,纽马克算法(The Newmark Method)求解;流体控制方程为三维Euler方程,采用基于弹簧近似动网格的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)有限体积格式求解。程序应用了新的离散几何守恒律和流固界面算法,采用"虚拟挡板通气"技术实现电磁阀开启过程引起的计算区域拓扑变化。验证算例表明程序的有效性及算法的精度。数值模拟复现了试验中出现的故障,认为故障机理是典型的颤振现象,指出电磁阀和减压器之间的管路长度是影响气体激振力频率的主要因素。

关键词：电磁阀流固耦合动网格几何守恒律界面算法虚拟挡板颤振

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