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一种CFD/CSD耦合计算方法 被引量:55
1
作者 徐敏 安效民 陈士橹 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期33-37,共5页
针对柔性大展弦比机翼气动弹性分析和主动弹性机翼(AAW)设计发展了一种计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD)的耦合计算方法。其主要思想是采用在同一物理时间弱耦合求解CFD/CSD技术。气动力采用非定常N-S方程的双时间有限体积求... 针对柔性大展弦比机翼气动弹性分析和主动弹性机翼(AAW)设计发展了一种计算流体动力学(CFD)和计算结构动力学(CSD)的耦合计算方法。其主要思想是采用在同一物理时间弱耦合求解CFD/CSD技术。气动力采用非定常N-S方程的双时间有限体积求解技术,结构响应则采用有限元数值求解技术。CFD和CSD耦合计算的边界信息(气动力和网格)由所设计的界面程序传输。网格信息传输采用守恒体积转换(CVT)方法将CSD计算结构响应位移插值到CFD网格点上。变形已有的CFD网格技术用以确定CFD的变形网格。以位移或载荷的迭代误差为判断耦合计算的收敛标准。最后得到了机翼在Ma=0.8395,α=5.06°时CFD/CSD耦合计算的收敛值。针对计算结果分析了机翼受静气动弹性过程中结构响应和气动特性随时间变化的效应。初步研究结果表明:这种弱耦合方法求解非线性气动弹性问题是可行的。 展开更多
关键词 CFD/CSD 气动弹性 数据交换 动网格 跨声速
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A NONCONFORMING ANISOTROPIC FINITE ELEMENT APPROXIMATION WITH MOVING GRIDS FOR STOKES PROBLEM 被引量:34
2
作者 Dong-yang Shi Yi-ran Zhang 《Journal of Computational Mathematics》 SCIE EI CSCD 2006年第5期561-578,共18页
This paper is devoted to the five parameters nonconforming finite element schemes with moving grids for velocity-pressure mixed formulations of the nonstationary Stokes problem in 2-D. We show that this element has an... This paper is devoted to the five parameters nonconforming finite element schemes with moving grids for velocity-pressure mixed formulations of the nonstationary Stokes problem in 2-D. We show that this element has anisotropic behavior and derive anisotropic error estimations in some certain norms of the velocity and the pressure based on some novel techniques. Especially through careful analysis we get an interesting result on consistency error estimation, which has never been seen for mixed finite element methods in the previously literatures. 展开更多
关键词 Stokes problem Nonconforming finite element ANISOTROPY moving grids Error estimate.
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动网格技术数值模拟挑流冲刷过程 被引量:21
3
作者 杨建明 吴建华 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2001年第2期156-161,共6页
实际挑流泄洪消能时冲坑及堆丘的形成是一动态过程。已有对挑流冲刷的数值模拟多考虑平衡冲刷坑情况。本文采用动网格技术模拟挑流冲刷时因河床边界变化引起的流场变化过程 ,控制方程组由非正交同位网格有限体积法求解。计算结果表明 ,... 实际挑流泄洪消能时冲坑及堆丘的形成是一动态过程。已有对挑流冲刷的数值模拟多考虑平衡冲刷坑情况。本文采用动网格技术模拟挑流冲刷时因河床边界变化引起的流场变化过程 ,控制方程组由非正交同位网格有限体积法求解。计算结果表明 ,本文方法是有效的 ,正确地反映了挑流冲刷过程中流场结构及速度、压力等参数的变化。 展开更多
关键词 挑流冲刷 数值模拟 体积守恒定律 动网格 高坝 挑流消能
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非定常Stokes问题的矩形Crouzeix-Raviart型各向异性非协调元变网格方法 被引量:19
4
作者 石东洋 张熠然 《数学物理学报(A辑)》 CSCD 北大核心 2006年第5期659-670,共12页
该文给出了关于速度-压力型非定常Stokes问题的一个矩形Crouzeix-Raviart型各向异性非协调有限元的变网格逼近格式.并用一些新的技巧和方法导出了各向异性网格下的有关速度和压力的最优误差估计.
关键词 STOKES问题 矩形Crouzeix-Raviart型元 各向异性 变网格 最优误差估计
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计入桨叶运动的旋翼CFD网格设计技术 被引量:13
5
作者 招启军 徐国华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期288-293,共6页
提出了一个考虑桨叶实际的挥舞和变距运动的旋翼 CFD网格生成方法。该方法首先采用改进的几何法在桨叶表面生成初始网格 ,通过求解 Poisson方程得出贴体正交网格 ,然后结合嵌套网格和动态网格的思想 ,给出了一种运动嵌套网格来计入桨叶... 提出了一个考虑桨叶实际的挥舞和变距运动的旋翼 CFD网格生成方法。该方法首先采用改进的几何法在桨叶表面生成初始网格 ,通过求解 Poisson方程得出贴体正交网格 ,然后结合嵌套网格和动态网格的思想 ,给出了一种运动嵌套网格来计入桨叶的挥舞和变距运动 ,并针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题 ,提出了一种新的“伪贡献单元搜寻法 ( PSDE)”。该搜寻方法不仅可以适用于在结构网格中搜索贡献单元 ,而且不作修改即可应用于非结构网格 ,还可克服“Inverse Map”法在结构网格中需要单独处理的奇异线 (面 ) 展开更多
关键词 嵌套网格 旋翼 CFD 动态网格 贴体网格
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基于多层动网格技术的流固耦合方法研究 被引量:12
6
作者 张潇 王延荣 +1 位作者 张小伟 裴伟 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2009年第1期64-66,74,共4页
从弱耦合的角度出发,对某型跨声速风扇叶片做了第一阶扭转振动模态下的流固耦合验证计算.采用三维线性插值方法,通过商用软件ANSYS和CFX实现了计算结构动力学和计算流体力学之间的数据交换,从而使固体域与流体域顺序耦合.应用多层动网... 从弱耦合的角度出发,对某型跨声速风扇叶片做了第一阶扭转振动模态下的流固耦合验证计算.采用三维线性插值方法,通过商用软件ANSYS和CFX实现了计算结构动力学和计算流体力学之间的数据交换,从而使固体域与流体域顺序耦合.应用多层动网格技术解决了固体域模型在流场中运动受到流体网格尺寸制约的问题.计算结果表明,模拟结果可以预估叶轮系统的模态气动阻尼系数,具有工程参考价值. 展开更多
关键词 结构力学 流体力学 流固耦合 线性插值 动网格
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一种新的非结构动网格的生成方法 被引量:10
7
作者 张军 谭俊杰 +1 位作者 褚江 任登凤 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期633-636,共4页
弹簧方法是一种常被采用的非结构动网格生成方法,文中采用一种新的非结构动网格生成方法即弹性体方法(Elastic solid method,ESM)。和弹簧方法相比,虽然弹性体方法的计算量大,但是可以处理大位移的情况,尤其善于处理网格扭转很厉害的情... 弹簧方法是一种常被采用的非结构动网格生成方法,文中采用一种新的非结构动网格生成方法即弹性体方法(Elastic solid method,ESM)。和弹簧方法相比,虽然弹性体方法的计算量大,但是可以处理大位移的情况,尤其善于处理网格扭转很厉害的情况。另外,采用弹性体方法可以减小网格重新生成的频率,从而可以减小映射误差,同时也可以减小网格重新生成带来的计算量。将两种方法的数值模拟结果进行对比,进一步表明该弹性体方法在处理动网格问题中的优势。 展开更多
关键词 流体力学 网格生成 非结构网格 动网格 弹性体方法
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多体分离非定常气动特性数值模拟 被引量:15
8
作者 张玉东 纪楚群 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2006年第1期1-4,共4页
发展建立了用于研究多体分离的非定常流场数值模拟方法,该方法采用网格弹性变形的结构网格动网格技术,采用有限体积法求解ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述形式的三维非定常Euler方程,与刚体运动方程耦合,数值模拟了子弹穿越母... 发展建立了用于研究多体分离的非定常流场数值模拟方法,该方法采用网格弹性变形的结构网格动网格技术,采用有限体积法求解ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述形式的三维非定常Euler方程,与刚体运动方程耦合,数值模拟了子弹穿越母弹头部激波的子母弹分离过程,并与采用攻角修正的准定常计算结果进行了对比分析,表明多数情况下两种数值方法得到的结果比较接近。 展开更多
关键词 动网格 多体分离 Godunov方法
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动态混合网格生成及隐式非定常计算方法 被引量:7
9
作者 张来平 王志坚 张涵信 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第6期664-672,共9页
建立了一种基于动态混合网格的非定常数值计算方法.混合网格由贴体的四边形网格、外场的多层次矩形网格和中间的三角形网格构成.当物体运动时,贴体四边形网格随物体运动而运动,而外场的矩形网格保持静止,中间的三角形网格随之变形;当物... 建立了一种基于动态混合网格的非定常数值计算方法.混合网格由贴体的四边形网格、外场的多层次矩形网格和中间的三角形网格构成.当物体运动时,贴体四边形网格随物体运动而运动,而外场的矩形网格保持静止,中间的三角形网格随之变形;当物体运动位移较大,导致三角形网格的质量降低,甚至导致网格相交时,在局部重新生成网格.新网格上的物理量由旧网格上的物理量插值而得.为了提高计算效率,采用了双时间步和子迭代相结合的隐式有限体积格式计算非定常Navier-stokes方程.子迭代采用高效的块LU-SGS方法.利用该方法数值模拟了NACA0012振荡翼型的无黏和黏性绕流,得到了与实验和他人计算相当一致的结果. 展开更多
关键词 物体运动 隐式 矩形网格 外场 非定常Navier-Stokes方程 相交 有限体积格式 三角形网格 四边形网格 中间
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动网格技术在罩式炉流场模拟中的应用 被引量:4
10
作者 张西和 陈光 杨进 《工业加热》 CAS 2008年第2期37-40,共4页
利用动网格技术和流体力学的基本原理,通过计算机模拟罩式炉内保护气体的流场分布,在炉内流场达到稳定状态下,比较循环风机不同转速时气体流量的变化。计算结果表明气体的流量与风机转速呈线性关系,风机进出口的气体的压力与风机转速呈... 利用动网格技术和流体力学的基本原理,通过计算机模拟罩式炉内保护气体的流场分布,在炉内流场达到稳定状态下,比较循环风机不同转速时气体流量的变化。计算结果表明气体的流量与风机转速呈线性关系,风机进出口的气体的压力与风机转速呈二次方关系,与理论公式一致,说明该方法是可行的。进一步运用该方法对罩式炉流场进行数值模拟,得出在风机转速为1700r/min下罩式炉内不同区域流场分布,结果显示沿罩式炉高度方向无论在钢卷的芯部还是外侧,循环气体的流速沿高度方向衰减,外侧最大气流速度从7.12m/s衰减为2.32m/s,芯部最大气流速度从17.29m/s衰减为3.34m/s。 展开更多
关键词 罩式炉 动网格 流体动力学
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基于动态网格的旋翼流场计算 被引量:3
11
作者 王立群 宋文萍 张茹 《计算物理》 CSCD 北大核心 2000年第4期367-371,共5页
基于无限插值理论 ,将旋翼按桨叶数分为几个子块 ,然后在桨叶连续公共界面上对接各子块 ,形成绕整个旋翼流场的三维多块网格。各桨叶子块的流场信息直接通过连续公共界面相互交换 ,利用非定常欧拉方程求解出整个旋翼流场。发展的动态网... 基于无限插值理论 ,将旋翼按桨叶数分为几个子块 ,然后在桨叶连续公共界面上对接各子块 ,形成绕整个旋翼流场的三维多块网格。各桨叶子块的流场信息直接通过连续公共界面相互交换 ,利用非定常欧拉方程求解出整个旋翼流场。发展的动态网格在前飞流场计算中取得了成功。 展开更多
关键词 欧拉方程 动态网格 旋翼 前飞 飞机
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淹没水跃的数值模拟 被引量:2
12
作者 杨建明 吴建华 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2001年第4期405-411,共7页
本文通过求解时均 N- S方程 k-ε紊流模型 ,数值模拟了淹没水跃由静止到最终稳定的全过程。采用隐式非正交同位网格有限体积法离散控制方程组 ,利用动网格技术跟踪自由表面 ,并由 Orlanski开边界条件得到无反射的出口边界。文中给出了... 本文通过求解时均 N- S方程 k-ε紊流模型 ,数值模拟了淹没水跃由静止到最终稳定的全过程。采用隐式非正交同位网格有限体积法离散控制方程组 ,利用动网格技术跟踪自由表面 ,并由 Orlanski开边界条件得到无反射的出口边界。文中给出了淹没水跃在不同时刻自由表面形状、内部流场结构和流速矢量的变化情况 ,并与试验资料进行了比较。结果表明 。 展开更多
关键词 淹没水跃 数值模拟 自由表面流动 体积守恒定律 动网格 Orlanski开边界条件 时均N-S方程 Κ-Ε紊流模型 离散控制方程组
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广义神经传播方程的非协调变网格有限元方法 被引量:6
13
作者 张斐然 石东洋 陈金环 《应用数学学报》 CSCD 北大核心 2012年第3期471-482,共12页
本文将Crouzeix-Raviart型各向异性非协调线性三角形元应用到广义神经传播方程,建立了其Crank-Nicolson变网格逼近格式.同时,直接利用插值技巧和单元的特殊性质给出了相应的收敛性分析和最优误差估计.
关键词 变网格 各向异性 插值技巧 CRANK-NICOLSON格式
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非结构动网格在多介质流体数值模拟中的应用 被引量:5
14
作者 张军 杨连波 +1 位作者 任登凤 谭俊杰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期454-458,共5页
采用非结构动网格方法对含多介质的流场进行数值模拟。采用改进的弹簧方法来处理由于边界运动而产生的网格变形。采用基于格心的有限体积方法求解守恒型的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax... 采用非结构动网格方法对含多介质的流场进行数值模拟。采用改进的弹簧方法来处理由于边界运动而产生的网格变形。采用基于格心的有限体积方法求解守恒型的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程,控制面通量的计算采用HLLC(Hartern,Lax,van Leer,Contact)方法,采用几何构造的方法使空间达到二阶精度,时间离散采用四阶Runge-Kutta方法。物质界面的处理采用虚拟流体方法。本文对含动边界的激波管、水下爆炸等流场进行数值模拟,取得较好的结果,不同时刻界面的位置和整个扩张过程被准确模拟。 展开更多
关键词 多介质流体 非结构网格 动网格 虚拟流体方法 ALE方法
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移动网格下黄河下游游荡段二维水沙数值模拟 被引量:4
15
作者 张志鸿 彭杨 +1 位作者 罗诗琦 姚礼双 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2022年第8期30-41,共12页
本文针对游荡型河道水沙数值模拟中岸滩崩塌引起的网格移动问题,采用任意拉格朗日-欧拉方法,在正交贴体坐标系中建立了移动网格下的黄河下游游荡段平面二维非恒定水沙数学模型,同时为使移动网格情况下水沙运动控制方程满足几何守恒律,... 本文针对游荡型河道水沙数值模拟中岸滩崩塌引起的网格移动问题,采用任意拉格朗日-欧拉方法,在正交贴体坐标系中建立了移动网格下的黄河下游游荡段平面二维非恒定水沙数学模型,同时为使移动网格情况下水沙运动控制方程满足几何守恒律,推导了正交贴体坐标系下网格运动项的计算公式,并采用基于弧长的超限插值法,提出了一种能追踪河岸边界变化的网格移动计算方法。最后采用黄河下游花园口至高村河段2013年实测水沙资料对模型进行验证,结果表明,本模型能较好地模拟出计算河段的水沙输移、滩槽冲淤分布和岸滩冲刷后退过程,所建模型可用于黄河下游游荡型河道水沙运动和滩槽演变模拟。 展开更多
关键词 河流动力学 岸滩崩塌 二维水沙数学模型 移动网格 任意拉格朗日-欧拉方法 游荡段 黄河下游
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高超声速气动力/热/结构多场耦合分析 被引量:5
16
作者 苑凯华 程萌 《战术导弹技术》 北大核心 2017年第5期41-45,共5页
针对高超声速飞行器的气动力/热/结构多场耦合问题,根据各物理场的特征时间尺度与相互影响关系确定多场耦合计算策略,提出了适于工程应用的分析流程,并对不同物理场之间的数据交换方法进行分析,建立了耦合热弹性变形的流场数值模拟方法... 针对高超声速飞行器的气动力/热/结构多场耦合问题,根据各物理场的特征时间尺度与相互影响关系确定多场耦合计算策略,提出了适于工程应用的分析流程,并对不同物理场之间的数据交换方法进行分析,建立了耦合热弹性变形的流场数值模拟方法。以典型的高速全动舵面为例进行了多场耦合分析,分析结果表明,气动加热效应对结构弹性变形以及由此带来的气动力的变化非常显著。气动力/热/结构多场耦合的研究对于准确预测飞行性能、保障飞行安全性具有重要意义。 展开更多
关键词 多场耦合 气动加热 动网格
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一种基于N-S方程的CFD/CSD耦合计算方法 被引量:4
17
作者 董文辉 夏露 《航空工程进展》 2011年第4期409-414,共6页
对于气动弹性问题,在跨音速和大变形情况下,模态叠加法失效,为此需要探讨全场求解耦合方程的新方法。利用耦合计算流体动力学和计算结构动力学(CFD/CSD)方法,数值模拟了机翼的气弹响应问题。气动力的求解采用三维Navier-Stokes方程的有... 对于气动弹性问题,在跨音速和大变形情况下,模态叠加法失效,为此需要探讨全场求解耦合方程的新方法。利用耦合计算流体动力学和计算结构动力学(CFD/CSD)方法,数值模拟了机翼的气弹响应问题。气动力的求解采用三维Navier-Stokes方程的有限体积法,实现了一种多块结构网格的动网格方法生成气动网格,采用有限元方法计算应力和结构变形。设计了CFD/CSD耦合计算的数据交换的方式,采用CFD/CSD弱耦合技术发展了一种CFD/CSD耦合计算方法,并对三维机翼的静气动弹性进行了数值模拟。结果表明:这种耦合方法求解气动弹性问题是实用的,可以应用于实际的工程设计。 展开更多
关键词 CFD CSD 气动弹性 边界信息 动网格
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拋物型界面问题的变网格有限元方法 被引量:3
18
作者 关宏波 洪亚鹏 《计算数学》 CSCD 北大核心 2020年第2期196-206,共11页
本文针对抛物型界面问题,提出了一种线性三角形变网格有限元方法.其主要思路是针对空间变量采用有限元离散,对时间变量采用差分离散,但是不同时刻的有限元剖分网格可以不同.在不引入Ritz投影这一传统分析工具的情况下,得到了最优误差估... 本文针对抛物型界面问题,提出了一种线性三角形变网格有限元方法.其主要思路是针对空间变量采用有限元离散,对时间变量采用差分离散,但是不同时刻的有限元剖分网格可以不同.在不引入Ritz投影这一传统分析工具的情况下,得到了最优误差估计结果,使得证明过程更加简洁.给出的数值算例验证了理论分析的正确性. 展开更多
关键词 界面问题 线性三角形有限元 变网格 最优误差估计
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非线性抛物型方程的变网格非协调有限元分析 被引量:3
19
作者 于志云 石东伟 石东洋 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1-4,8,共5页
采用非协调EQr1ot元对一类非线性抛物型方程进行了变网格有限元分析,利用该单元的相容误差比插值误差高一阶的特殊性质,得到了最优L2-模和最优能量模的误差估计.
关键词 非线性抛物型方程 非协调元 变网格 最优误差估计
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二维空间中分数阶扩散方程的变网格有限元方法 被引量:3
20
作者 关宏波 黄海洋 《数学的实践与认识》 北大核心 2015年第21期221-226,共6页
针对二维空间分数阶偏微分方程,给出了一个变网格全离散有限元格式,并得到了相应最优误差估计.其主要思想是对空间变量采用有限元离散,对时间交量采用差分,但不同时刻的有限元网格可以不同.这对于没计相应的自适应算法是十分有益的.
关键词 分数阶扩散方程 变网格 全离散 最优误差估计
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