基于间断伽辽金法的隐式大涡模拟研究

论文摘要

本文基于高阶间断伽辽金（Discontinuous Galerkin,DG）方法,开展了非定常可压缩湍流的隐式大涡模拟（Implict Large Eddy Simulation,ILES）研究。间断伽辽金方法对于包含复杂涡系结构的流场有着十分出色的刻画能力,因此在高精度方法中受到了广泛关注。由于其具有低耗散和低色散的特性,十分适合用于隐式大涡模拟,且网格尺度本身可以起到滤波的作用。本文采用非结构网格划分计算域,将物面网格进行弯曲重构以保证物面真实形状的精确表达;采用间断伽辽金方法对三维可压缩Navier-Stokes方程进行空间离散,无黏通量采用LLF格式,黏性通量采用BR2格式;为了提高计算效率,采用隐式方法进行时间离散,迭代过程产生的大型线性系统采用预处理的GMRES方法求解;采用METIS网格分区技术和并行计算方法加速收敛;之后采用本文发展的方法对三维圆柱的非定常绕流进行数值模拟,在稀疏网格上得到了精确结果,验证了程序的正确性以及高精度方法对大分离流动的精细模拟能力。最后尝试对三维30P30N多段翼在高雷诺数下的非定常流场进行数值模拟,验证了本文发展的方法在复杂外形流动问题中的可行性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 注释表
• 缩略词
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究概况
•     1.2.1 高精度间断伽辽金方法
•     1.2.2 湍流数值模拟方法
•     1.2.3 基于DG方法的隐式大涡模拟
•   1.3 本文的主要工作
• 第二章 控制方程
•   2.1 引言
•   2.2 Navier-Stokes方程
•   2.3 方程无量纲化
•   2.4 本章小结
• 第三章 间断伽辽金空间离散
•   3.1 引言
•   3.2 三维网格弯曲方法
•   3.3 间断伽辽金法空间离散
•   3.4 数值积分
•   3.5 边界条件
•   3.6 本章小结
• 第四章 加速收敛技术
•   4.1 引言
•   4.2 隐式时间离散
•   4.3 线性方程组求解
•   4.4 网格分区及并行计算
•   4.5 本章小结
• 第五章 数值结果与分析
•   5.1 引言
•   5.2 三维圆柱绕流
•     5.2.1 计算网格划分
•     5.2.2 表面压力系数分布
•     5.2.3 尾迹区流速分布
•     5.2.4 平均流场参数及能谱图
•     5.2.5 计算云图
•   5.3 30P30N多段翼计算
•     5.3.1 网格划分
•     5.3.2 计算结果与分析
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙可心

导师: 吕宏强

关键词: 间断伽辽金方法,隐式大涡模拟,非定常,可压缩湍流,并行计算

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 数学,数学,力学

单位: 南京航空航天大学

分类号: O35;O241.82

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000043

总页数: 78

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