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2003空气动力学前沿研究学术研讨会

作者：郭正刘君瞿章华国防科技大学航天与材料工程学院(湖南长沙)

建立了准确模拟包含运动边界的多体非定常复杂流场的数值方法.该方法采用网格变形与局部重构相结合的非结构动网格技术、MUSCL类型有限体积格式,求解ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述形式的Euler方程;在解决外挂物自由下落问题... 详细信息

建立了准确模拟包含运动边界的多体非定常复杂流场的数值方法.该方法采用网格变形与局部重构相结合的非结构动网格技术、MUSCL类型有限体积格式,求解ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述形式的Euler方程;在解决外挂物自由下落问题时还耦合了刚体动力学方程.通过模拟俯仰振动的矩形机翼绕流和二维机翼/外挂物分离绕流,分别验证了数值方法的准确性和动网格技术的可靠性.另外,作为动网格技术的一个新的应用,本文提出了用数值方法确定飞行器配平攻角的自由振动法,并以飞船返回舱为例验证了该方法.

关键词：运动边界非结构动网格局部重构网格 Euler方程非定常复杂流场

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一种新型非结构动网格技术及其在流动中的应用

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四川兵工学报 2012年第6期33卷 114-116,119页

作者：刘靖刘枫 92419部队国防科学技术大学航天与材料工程学院

从保证运动壁面附近网格质量的角度出发,通过建立边界标记算法计算当地弹簧倔强系数,建立了一种新型的、基于弹簧近似方法的非结构动网格技术。通过2个典型算例表明,此动网格技术计算量远远小于弹性体方法的计算量,但网格变形能力达到... 详细信息

从保证运动壁面附近网格质量的角度出发,通过建立边界标记算法计算当地弹簧倔强系数,建立了一种新型的、基于弹簧近似方法的非结构动网格技术。通过2个典型算例表明,此动网格技术计算量远远小于弹性体方法的计算量,但网格变形能力达到了同样水平。最后将该动网格技术与基于有限体积法的EULER方程求解系统耦合,计算了机翼与外挂物分离的流场,并给出了2个典型时刻的上下表面压力系数分布。计算表明,该方法是高效可行的。

关键词：非结构动网格弹簧模型节点分级

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三维非结构动网格计算方法研究

三维非结构动网格计算方法研究

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第十三届全国激波与激波管学术会议

作者：郑冠男杨国伟中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室

以往处理气动弹性问题时,一般采用三维结构网格计算气动数据,在计算过程中计算域中结构网格的重构可以很容易通过TFI(Transfinite Interpolation)插值方法得到。但是随着待解决问题的复杂化,三维结构网格已经不能满足需要,而三维非结构... 详细信息

以往处理气动弹性问题时,一般采用三维结构网格计算气动数据,在计算过程中计算域中结构网格的重构可以很容易通过TFI(Transfinite Interpolation)插值方法得到。但是随着待解决问题的复杂化,三维结构网格已经不能满足需要,而三维非结构网格能够很好地解决复杂外形的流动模拟问题。然而在气动弹性研究中,不同于定常流动模拟的是,计算域非结构网格的重构至关重要。本文在研究线性弹簧模型的基础上,发展了扭转弹簧模型,同时引入高效的数学求解方法,提高了网格变形能力、计算效率以及对复杂外形网格变形的适应性,能够更好的处理实际问题。运用所发展的变形方法对某机外挂导弹的复杂外形的颤振特性进行了研究,对所发展方法处理复杂外形的流体/结构干扰问题的适应性进行了验证。

关键词：非结构动网格线性弹簧模型扭转弹簧模型 CFD CSD 气动弹性

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网格变形与局部重构相结合的非结构动网格实现

网格变形与局部重构相结合的非结构动网格实现

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第十二届全国计算流体力学会议

作者：郭正何勇刘君国防科学技术大学航天与材料工程学院国防科学技术大学训练部教务处国防科学技术大学航天与材料工程学院

在网格变形的基础上引入局部网格重构,实现了可用于模拟动边界任意位移的非结构动网格技术。该技术将网格变形与重构的区域限制在动边界周围一个窗口范围内。网格变形采用改进的弹簧近似技术,局部重构则采用成熟的阵面推进法。重构后流... 详细信息

在网格变形的基础上引入局部网格重构,实现了可用于模拟动边界任意位移的非结构动网格技术。该技术将网格变形与重构的区域限制在动边界周围一个窗口范围内。网格变形采用改进的弹簧近似技术,局部重构则采用成熟的阵面推进法。重构后流动参数通过插值运算从旧网格映射到新网格。本文着重对窗口边界的确定、查寻定位以及插值方法作了探讨。对二维和三维机弹分离问题进行了模拟,结果表明该动网格技术是成功的。

关键词：弹簧近似网格局部重构非结构动网格动边界多体绕流

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二维非结构动网格下非定常气动力计算

二维非结构动网格下非定常气动力计算

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第九届全国空气弹性学术交流会

作者：何辉叶正寅西北工业大学翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室陕西西安710072

本文采用适于N-S方程计算的非结构混合网格,进行了非结构运动网格技术研究,在现有的经典线性弹簧方法的基础上,通过对网格单元边和面的考虑,引入了对线性弹簧倔强系数诸如抗拉和抗扭等多种修正方法,并采用全隐式双时间离散方法和格心格... 详细信息

本文采用适于N-S方程计算的非结构混合网格,进行了非结构运动网格技术研究,在现有的经典线性弹簧方法的基础上,通过对网格单元边和面的考虑,引入了对线性弹簧倔强系数诸如抗拉和抗扭等多种修正方法,并采用全隐式双时间离散方法和格心格式空间离散的中心有限体积法对二维翼型的跨音速和亚音速非定常流场进行了数值模拟.非定常流场的计算结果与实验结果符合的很好说明本文非定常流场计算正确,非结构运动网格可靠性和鲁棒性好。

关键词： N-S方程非结构动网格线性弹簧方法双时间有限体积法非定常流场计算

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基于非结构动网格的非定常激波装配法

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空气动力学学报 2015年第1期33卷 10-16页

作者：刘君邹东阳徐春光大连理工大学航空航天学院辽宁大连116024

从ALE方程出发,通过修正体积的新思路构建离散几何守恒律,基于非结构动网格的信息传递方法得到网格重构以后新网格的流场参数,采用一阶格式捕捉法得到的流场确定装配法的初始激波位置,成功地把激波装配法应用到非定常流动的模拟。模拟... 详细信息

从ALE方程出发,通过修正体积的新思路构建离散几何守恒律,基于非结构动网格的信息传递方法得到网格重构以后新网格的流场参数,采用一阶格式捕捉法得到的流场确定装配法的初始激波位置,成功地把激波装配法应用到非定常流动的模拟。模拟超声速飞行环境下整流罩分离的非定常流固耦合过程,在马赫数6条件下装配法和捕捉法的计算结果完全一致,随着马赫数增加,二阶精度格式的捕捉法需要进行调整限制器参数、时间步长等人工干预,但是装配法直到马赫数20计算过程没有出现异常。该基于非结构动网格技术的激波装配方法,与传统的激波装配方法相比,能够用于复杂外形产生的非规则形状激波和非定常流动产生的运动激波,解决二阶精度有限体积法用于高马赫数飞行条件下多体分离过程的流动模拟时遇到的稳定性问题。

关键词：激波装配非结构动网格非定常流动高超声速

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基于非结构动网格的多体分离数值仿真研究

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空气动力学学报 2013年第2期31卷 181-185页

作者：朱冰祝小平周洲许小平西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 西北工业大学无人机特种技术国防重点实验室陕西西安710065

发展了一种新的动网格弹性变形方法。将非结构动网格技术与六自由度运动方程相结合,应用于察/打一体无人机机载武器自由投放问题。求解非定常Euler方程时引入GMRES隐式方法,模拟了无人机平台的航空炸弹投放过程,获得了包括弹体空间轨迹... 详细信息

发展了一种新的动网格弹性变形方法。将非结构动网格技术与六自由度运动方程相结合,应用于察/打一体无人机机载武器自由投放问题。求解非定常Euler方程时引入GMRES隐式方法,模拟了无人机平台的航空炸弹投放过程,获得了包括弹体空间轨迹和受力情况等在内丰富的运动信息,确定了投放过程中载机的安全性。通过算例,证明了本文方法的有效性和合理性,并且验证了本文仿真条件下载机的安全性。

关键词：数值模拟武器投放非结构动网格倔强系数 GMRES方法气动干扰

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基于非结构动网格的导弹动导数智能补偿辨识算法

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航空动力学报 2024年

作者：臧剑文刘君苏红星刘凯大连理工大学力学与航空航天学院

提出了一种基于非结构动网格方法的导弹动导数智能补偿辨识算法，采用非结构动网格方法与强迫谐和振荡等方法相互组合，快速获取导弹动导数的离线数据，根据离线数据与试验值的偏差构建深度神经网络，在线智能补偿导弹气动导数。该算法... 详细信息

提出了一种基于非结构动网格方法的导弹动导数智能补偿辨识算法，采用非结构动网格方法与强迫谐和振荡等方法相互组合，快速获取导弹动导数的离线数据，根据离线数据与试验值的偏差构建深度神经网络，在线智能补偿导弹气动导数。该算法仅依靠离线数据及深度神经网络，对标准模型Finner导弹的纵向气动导数进行智能补偿辨识，实现了对静稳定性导数和组合动导数的精准预测，且补偿后的动导数残差降低75%。该算法计算精度高，可推广至横向和航向的动导数智能补偿辨识。

关键词：非结构动网格静稳定性导数组合动导数 Finner导弹智能补偿辨识

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基于非结构动网格的跨声速非定常流场求解

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飞行力学 2009年第3期27卷 78-82页

作者：王军利周洲西北工业大学航空学院陕西西安710072

对用于非结构动网格生成的弹簧近似方法进行了研究。通过采用顶点弹簧方法,分析研究了弹簧倔强系数的取值,同时通过引入防扭转、防挤压倔强系数和边界修正,对标准弹簧近似方法进行了改进。采用改进后的方法并通过耦合求解了基于ALE(Arbi... 详细信息

对用于非结构动网格生成的弹簧近似方法进行了研究。通过采用顶点弹簧方法,分析研究了弹簧倔强系数的取值,同时通过引入防扭转、防挤压倔强系数和边界修正,对标准弹簧近似方法进行了改进。采用改进后的方法并通过耦合求解了基于ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的Euler方程,模拟了做谐和振动的刚性无后掠机翼及某翼身组合体的跨声速绕流。结果表明,改进后的方法可以大大提高网格变形能力和网格质量,且计算结果与实验结果吻合良好。

关键词：非结构动网格弹簧近似非定常流动 Euler方程

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基于非结构动网格的激波装配/捕捉统一求解方法

基于非结构动网格的激波装配/捕捉统一求解方法

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作者：邹东阳大连理工大学

学位级别：博士

激波是可压缩流动中的一种重要间断现象,越过激波流动参数发生突跃,而且随之还有机械能的损失,是个不可逆的过程。在含有激波的流动模拟中,对于激波的处理是极为重要的。激波装配方法是一种古老的激波求解方法,其理论基础较为清晰合理... 详细信息

激波是可压缩流动中的一种重要间断现象,越过激波流动参数发生突跃,而且随之还有机械能的损失,是个不可逆的过程。在含有激波的流动模拟中,对于激波的处理是极为重要的。激波装配方法是一种古老的激波求解方法,其理论基础较为清晰合理。在计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)发展的初期就已经被用于来处理含有激波的可压缩流动。在处理含有简单激波的流动时,激波装配有着较为突出的优点。但是,采用装配方法处理复杂激波流动时,其应用过程比较复杂,计算中人工干预较多,难以建立统一的求解程序,后来逐渐被自动化程度较高的激波捕捉方法所取代。作为目前最为流行的一种计算手段——激波捕捉方法从诞生之日起,相关科研工作者就一直在通过各种各样的努力来提高其计算激波的质量。从1983年总差变减小格式(Total Variation Diminishing,TVD)的提出,激波捕捉方法在过去的三十多年里取得了许多突破性进展,各种基于TVD思想的高精度捕捉算法被巧妙地构造处出来,在科学工程上得到了广泛应用。但是,在巨大成功的背后还是存在大量“不确定因素”,许多问题仍然悬而未决。这些在光滑区域性能表现优良的高精度捕捉算法在激波区域被证明只有一阶精度。计算精度与计算稳定性之间的矛盾依然存在,高阶格式受计算效率和稳定性的影响还是十分严重,难以在工程上广泛应用。计算方法距离高精度、高效率、高鲁棒性的要求仍然有一定距离。从某种程度上来说,这些问题都限制了捕捉方法的进一步发展。综合分析激波装配方法面临的困难和激波捕捉方法的方法痼疾之后,本文将激波装配精确求解激波的思想应用到一个基于捕捉算法的非结构动网格求解器中,发展出一种“简易型”的激波装配/捕捉统一求解方法——非结构边界激波装配方法。非结构边界激波装配方法包含三个主要部分:(1)通过求解兰金-许贡纽(Rankine-Hugoniot,R-H)关系式确定激波边界条件和激波运动速度;(2)利用非结构动网格技术追踪激波运动;(3)内部区域通过采用激波捕捉算法求解任意拉格朗日欧拉(Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)描述的Euler/N-S方程确定。虽然仍属于边界激波装配的范畴,但是由于使用了非结构网格,非结构边界激波装配方法去除了结构网格的拓扑限制,大大地提高了激波装配方法对复杂流动的处理能力。对于内部流动,由于不再需要处理激波能够有效地保证计算格式的设计精度,从根本上解决了捕捉格式求解激波时产生的诸多问题。这种结合方式原理和操作方式都非常简单,对原有计算代码改动非常小。非结构边界激波装配方法虽然较为灵活,对于各种形状的区域都能够很好地进行描述,也能适用于含有复杂激波结构的流动。但是在使用过程中,我们发现这种装配方法还是受限于边界激波装配方法的分区思想,不易描述带有激波生成/湮灭等拓扑变化的非定常流动以及流动无法使用激波进行区域划分的情况。为了解决这个问题,本文通过引入网格节点属性的定义,发展出一种嵌入式激波装配方法。使用嵌入式激波装配方法对激波进行装配计算时,计算网格是一套完整的网格,不需要按照边界激波装配方法那样将计算区域划分为若干子区域。通过网格节点的标记来判断激波,从而实现对激波装配算法和激波捕捉算法的灵活调用。嵌入式激波装配方法集合了常规激波装配方法(浮动激波装配方法和边界激波装配方法)的优点,使得激波装配方法更加模块化,对于原有流动求解器改动也较少,更加符合建立“通用型”激波装配求解器的条件。通过使用非结构边界激波装配方法和嵌入式激波装配方法在简单三维问题中的应用,确定了将两种方法相结合,对复杂三维问题进行处理的方案。在模拟过程中,使用边界激波装配的处理方式处理弓形激波,减少了计算网格量,使用嵌入式激波装配方法对内嵌激波进行处理,有效地利用了该方法的灵活性,能够较好地处理如三维激波相交/反射等复杂的内嵌激波。

关键词：激波装配激波捕捉非结构动网格有限体积法计算流体力学

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