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风雷(PHengLEI)通用CFD软件设计 被引量：20
1
作者 赵钟 何磊 何先耀 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2020年第2期210-219,共10页
风雷软件(PHengLEI)是由中国空气动力研究与发展中心开发的,具有完全自主知识产权的计算流体力学CFD软件平台,已在国内广泛推广使用。作为当前实施的国家数值风洞系统的重要组成部分,正在集成包括直升机旋翼、飞机结冰、风工程、化学反... 风雷软件(PHengLEI)是由中国空气动力研究与发展中心开发的,具有完全自主知识产权的计算流体力学CFD软件平台,已在国内广泛推广使用。作为当前实施的国家数值风洞系统的重要组成部分,正在集成包括直升机旋翼、飞机结冰、风工程、化学反应与燃烧、虚拟飞行、结构/非结构高精度等学科物理模型。针对多学科、多物理模型集成开发的需求,为了适应下一代高性能计算机硬件,在已有工作基础上,进一步设计了面向下一代高性能计算的PHengLEI软件体系结构和数据结构。 展开更多
关键词 CFD软件 并行计算 国家数值风洞 风雷软件(PHengLEI)
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国家数值风洞(NNW)通用软件同构混合求解器设计 被引量：5
2
作者 陈坚强 马燕凯 +3 位作者 闵耀兵 赵钟 何先耀 何琨 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1103-1110,1102,I0002,共10页
针对未来复杂计算流体力学模拟的需求,在国家数值风洞“风雷(PHengLEI)”软件中,针对流场求解器设计了区域混合计算策略,即在不同类型的网格上运行不同的求解器,实现区域混合模拟,采用典型算例进行了验证。与传统多求解器松耦合的“异... 针对未来复杂计算流体力学模拟的需求,在国家数值风洞“风雷(PHengLEI)”软件中,针对流场求解器设计了区域混合计算策略,即在不同类型的网格上运行不同的求解器,实现区域混合模拟,采用典型算例进行了验证。与传统多求解器松耦合的“异构”模式不同,风雷软件中设计了“同构”模式的混合求解器。“同构”模式的混合求解器基本思想是:计算域由不同类型网格组成,在不同类型的网格上可运行不同类型的求解器,不同求解器之间在交界面通过数据底层交换信息,其特点是“紧耦合”。区域混合计算能够充分发挥不同类型网格、不同求解器的优点,未来也可以在不同的网格区域上加载不同学科的求解器,是面向未来多学科、多方法、多区域紧耦合模拟的关键技术。作为一种典型的混合求解方案,结构/非结构混合求解时,在结构网格上运行二阶/高阶精度结构求解器,在非结构网格上运行二阶精度非结构求解器,以实现在关键流动区域采用高质量网格、高精度方法的工程实用化目的。首先介绍混合计算所涉及的域、交界面等基本概念,然后设计混合计算所需的数据结构,以及混合计算策略。最后,通过高超声速圆柱绕流和双椭球绕流两个案例,在结构网格上运行二阶或WCNS高阶精度求解器,在非结构网格上运行二阶精度非结构求解器,验证“同构”混合计算的可行性和有效性。 展开更多
关键词 国家数值风洞 风雷软件 计算流体力学软件 混合计算
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LENS风洞试验返回器模型气动热特性模拟 被引量：2
3
作者 李鹏 陈坚强 +3 位作者 丁明松 梅杰 何先耀 董维中 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期198-208,共11页
国家数值风洞高超声速流动模拟软件HyFLOW的研制对打破国外同类软件的技术壁垒具有重要意义。与国外DPLR软件进行了对比研究,同时系统介绍了HyFLOW软件求解器的数值方法、物理化学模型以及壁面催化特性计算模型等主要方法,采用典型算例... 国家数值风洞高超声速流动模拟软件HyFLOW的研制对打破国外同类软件的技术壁垒具有重要意义。与国外DPLR软件进行了对比研究,同时系统介绍了HyFLOW软件求解器的数值方法、物理化学模型以及壁面催化特性计算模型等主要方法,采用典型算例对有限催化模型进行了数值验证,最后基于LENS风洞试验146 mm返回器标模外形开展了高超声速气动热特性数值模拟。研究结果表明,HyFLOW软件在高超声速热化学非平衡流动模拟与评估方面的气动力计算精度高,与国外同类软件DPLR相当,同时其壁面催化条件下的气动热计算精度可靠,可信度高。 展开更多
关键词 高超声速 热化学非平衡 国家数值风洞 HyFLOW软件 DPLR软件 LENS激波风洞
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基于FlowStar软件的栅格舵气动特性模拟 被引量：1
4
作者 张培红 贾洪印 +3 位作者 郭勇颜 周桂宇 吴晓军 赵炜 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期531-538,共8页
栅格舵是由外部边框和内部若干薄栅格组成的一种新型气动力面和控制面。由于其具有尺寸小、重量轻和易折叠等结构特点,以及升力特性好、铰链力矩小和压心位置随马赫数变化小等良好的气动性能,越来越受到重视和广泛应用。但是,由于栅格... 栅格舵是由外部边框和内部若干薄栅格组成的一种新型气动力面和控制面。由于其具有尺寸小、重量轻和易折叠等结构特点,以及升力特性好、铰链力矩小和压心位置随马赫数变化小等良好的气动性能,越来越受到重视和广泛应用。但是,由于栅格舵是特殊的蜂窝结构,常规的结构网格生成困难,并且栅格壁之间存在严重的波系干扰,流场结构复杂,给数值模拟带来了挑战。本文针对栅格舵流场结构复杂、网格生成和数值模拟难度大的难题,采用国家数值风洞工程(NNW)项目团队自主开发的非结构混合网格流场软件FlowStar,对栅格舵气动特性开展了数值模拟研究。首先,通过十字栅格舵全弹标模外形,验证了数值模拟方法的可靠性。然后,通过研究栅格不同形状对栅格舵气动特性的影响规律,给出了栅格舵设计时尽量采用气动性能较高和结构强度较好的菱形栅格,以及尽可能少用或不用正三角形栅格的指导建议。最后,开展了类Space X迎风面局部弧形栅格舵气动特性模拟研究,结果表明,弧形后掠可以有效降低阻力,提高升阻比;攻角为0°时,与平直栅格舵相比,弧形后掠栅格舵在亚跨声速阶段,阻力降低约8%,马赫数大于2时,阻力降低约15%。本文研究可为栅格舵的设计提供参考和指导。 展开更多
关键词 非结构混合网格 FlowStar软件 栅格舵 国家数值风洞
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FlowStar:国家数值风洞(NNW)工程非结构通用CFD软件 被引量：20
5
作者 陈坚强 吴晓军 +3 位作者 张健 李彬 贾洪印 周乃春 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1-22,共22页
计算流体力学(CFD)仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推。然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征。依托国家数值风洞(NNW)... 计算流体力学(CFD)仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推。然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征。依托国家数值风洞(NNW)工程,研发出一款通用流场模拟软件NNW-FlowStar,并在航空、航天等工业部门大力推广使用。软件基于非结构有限体积求解方法和大规模并行计算技术开发,结合现代化软件工程思维设计,具备先进的数值方法、高效的计算效率和友好的用户操作界面,可满足各类复杂外形的高效气动模拟。独特的重叠网格技术配合六自由度运动模块,可帮助实现武器分离、舱门定轴转动等各类气动-运动协同仿真需求。多类标模案例和复杂工程应用表明,FlowStar软件算法鲁棒、精度可靠,是一款高精度、高效率、高可靠性的通用CFD仿真软件。通过对软件的架构设计和功能应用进行介绍,使相关从业人员能更好地了解FlowStar软件,最终促进国产自主CFD软件生态的良性发展。 展开更多
关键词 国家数值风洞(NNW)工程 计算流体力学(CFD) 非结构网格 流场模拟 软件开发 并行计算
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风雷软件LES开发设计与验证 被引量：1
6
作者 张子佩 赵钟 +2 位作者 陈坚强 刘健 邓小兵 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期151-168,共18页
基于国家数值风洞风雷软件开源框架,设计开发了LES(Large Eddy Simulation)湍流模型,主要包括Fourier谱/有限差分方法 LES求解器和有限体积/有限差分方法 LES求解器。简要介绍了采用的不可压缩流动求解的投影法、Fourier谱/有限差分混... 基于国家数值风洞风雷软件开源框架,设计开发了LES(Large Eddy Simulation)湍流模型,主要包括Fourier谱/有限差分方法 LES求解器和有限体积/有限差分方法 LES求解器。简要介绍了采用的不可压缩流动求解的投影法、Fourier谱/有限差分混合方法、亚格子模型等理论方法,给出设计的软件框架和计算流程,尤其说明采用的松/紧2种耦合模式。通过数值模拟不可压缩槽道湍流、亚临界雷诺数圆柱绕流、NACA0012临界攻角的低频振荡算例,验证求解器的计算精度和复杂湍流模拟能力。基于风雷开源框架设计的开源LES模型,具备高精度数值格式、亚格子模型、湍流统计等通用模块,可为国内学者提供一个LES湍流模拟研究的开放平台。 展开更多
关键词 大涡模拟 国家数值风洞(NNW)工程 风雷软件 投影法 Fourier谱/有限差分方法 不可压缩槽道流动 圆柱绕流 低频振荡
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基于风雷软件的可压缩气固颗粒两相流计算
7
作者 雷颖昊南 雷三惠 +1 位作者 张生浩 王萍 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第12期37-47,共11页
为了实现流体颗粒的双向耦合,在国家数值风洞风雷软件开源框架中设计开发了基于点力模型的紧耦合颗粒求解器,同时在流体求解器部分增加了颗粒源项,并在此基础上分析了可压缩流动中的颗粒调制规律。首先,主要介绍了颗粒求解器中涉及的颗... 为了实现流体颗粒的双向耦合,在国家数值风洞风雷软件开源框架中设计开发了基于点力模型的紧耦合颗粒求解器,同时在流体求解器部分增加了颗粒源项,并在此基础上分析了可压缩流动中的颗粒调制规律。首先,主要介绍了颗粒求解器中涉及的颗粒受力模型、求解方法、边界条件、流动信息插值方法等。其次,基于对经典泊肃叶流动中颗粒运动轨迹、平板边界层中颗粒运动及其对流动影响的算例文献和理论,对所开发代码进行了检验,结果证明了颗粒求解器对两相流模拟的能力。最后,开展可压缩平板层流边界层中颗粒-流动相互作用的初步研究,发现在模拟的参数条件下,颗粒的存在将增加边界层摩阻和热流,降低边界层厚度,颗粒本身沿程逐渐向壁面累积。 展开更多
关键词 两相流 国家数值风洞 风雷软件 超声速 层流 边界层
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柬埔寨国家体育场风荷载设计研究 被引量：3
8
作者 张速 唐意 +3 位作者 张同亿 刘翀 钱基宏 王文渊 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2020年第1期8-14,37,共8页
柬埔寨国家体育场项目属于索膜结构,对风荷载影响敏感。但柬埔寨目前没有健全的国家工程设计规范体系,风荷载取值也没有明确的标准依据。首先对金边国际机场(VDPP)近20年风速风向等气象资料进行整理,分析其概率分布特征,总结其风速风向... 柬埔寨国家体育场项目属于索膜结构,对风荷载影响敏感。但柬埔寨目前没有健全的国家工程设计规范体系,风荷载取值也没有明确的标准依据。首先对金边国际机场(VDPP)近20年风速风向等气象资料进行整理,分析其概率分布特征,总结其风速风向特点。结果表明,VDPP数据在各个风向上大风出现的概率基本在1%以下,大概率区间处在0°和180°风向角附近,年最大风速主要集中在南北向。其次对不同重现期的风速,以年最大极值风速为样本,采用独立风暴法对本项目基本风压进行研究,结合周边国家的规范,给出建议基本风压:10年重现期取0.4kPa;50年重现期取0.45kPa;100年重现期取0.5kPa。然后利用风洞试验对结构进行分析,得到风压系数,并给出典型风向角下结构表面和墙面的风压分布云图和不同风向角下的极值风压,得出体育场屋面极值风压的变化范围为-1.5~0.9kPa、墙面的极值风压的变化范围为-0.8~1.4kPa。最后对结构进行风振响应分析,得到结构的等效静力风荷载。同时还利用数值风洞对外墙开洞率及罩棚仰角进行优化,确定了外墙最优开洞率60%和罩棚仰角14°。 展开更多
关键词 柬埔寨国家体育场 独立风暴法 索膜结构 风荷载 基本风压 数值风洞
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