Navier-Stokes方程数值模拟及湍流模型研究

发布时间：2017-07-04 04:00

  本文关键词：Navier-Stokes方程数值模拟及湍流模型研究

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【摘要】：本文开展了代数法结合源项修正技术的偏微分方程法的网格生成技术研究,在此基础上,应用有限体积法,采用中心差分格式的空间离散方法和显式的Runge-Kutta时间推进方法对Navier-Stokes方程进行求解,并编制了相应的计算程序。为了验证程序的适用性,分别对M6机翼和F4翼身组合体粘性流场进行了数值模拟。 在网格生成方面,首先采用二维椭圆型偏微分方程方法逐个生成三维外形的截面和子午面网格,然后利用代数方法将这些截面或子午面网格采取堆砌的方法生成整个三维网格,这种方法将三维网格的生成转化为二维网格的生成,大大降低了网格生成难度,而且保证物面区域网格的正交性。 在流场求解方面,本文采用改进的Jameson中心+人工粘性格式,应用了各向异性人工粘性和修正的压力(温度)感测因子方法,在解决由于中心格式固有的奇偶失联问题的同时,很大程度的减小了人工粘性对真实物理粘性的影响。湍流模型方面引入Baldwin-Lonax(B-L)湍流模型和Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型,同时采用当地时间步长,隐式残值光顺等加速收敛措施。 对M6机翼和F4翼身组合体粘性流场进行了模拟,并对选用两种湍流模型的计算结果进行了比较。计算实例表明:本文结构网格的生成技术和流场的计算程序都是比较成功的,满足一定的数值求解精度,具有工程技术应用价值。
【关键词】：Navier-Stokes方程组 结构网格 中心有限体积法 B-L湍流模型 S-A湍流模型
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：V211.4
【目录】：

• 第一章 绪论7-15
• 1.1 粘性网格生成技术8-10
• 1.2 Navier-Stokes方程组及其数值计算方法10-11
• 1.3 湍流模型11-12
• 1.4 本文的工作重点12-15
• 第二章 网格生成技术15-29
• 2.1 引言15-16
• 2.2 代数插值网格生成16-18
• 2.3 椭圆型偏微分方程方法18-22
• 2.4 网格生成实例22-24
• 2.5 网格质量评估24-29
• 第三章 控制方程及其求解29-43
• 3.1 积分形式的守恒型非定常N-S方程组29-31
• 3.2 方程的无量纲化31-32
• 3.3 中心有限体积方法32-33
• 3.4 改进的Jameson中心+人工粘性格式33-36
• 3.5 显式时间推进：简化的Runge-Kutta格式36-37
• 3.6 加速收敛措施37-38
• 3.7 边界条件的处理38-43
• 第四章 湍流模型43-51
• 4.1 代数Baldwin-Lomax模型45-46
• 4.2 一方程Spalart-Allmaras模型46-51
• 第五章 算例分析51-55
• 5.1 M6机翼51-52
• 5.2 F4翼身组合体52-55
• 第六章 工作总结及展望55-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间论文发表情况61-63
• 致谢63-65
• 附图65-83
• 西北工业大学业学位论文知识产权声明书83
• 西北工业大学学位论文原创性声明83

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 卢YmtD;风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究[D];沈阳工业大学;2012年

2 龙艳丽;高负荷氦气压气机气动设计及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 孙志国;飞机结冰数值计算与冰风洞部件设计研究[D];南京航空航天大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 包常利;多重网格方法在风轮机流场数值模拟中的应用及研究[D];沈阳工业大学;2011年

2 刘文;预处理方法的研究及其在飞机设计中的应用[D];南京航空航天大学;2010年

3 高延达;涵道尾桨气动特性的CFD模拟及结构参数影响分析[D];南京航空航天大学;2010年

4 张雪莲;有限体积法在风轮机流场数值模拟中的应用研究[D];沈阳工业大学;2009年

5 杨倩;基于不同湍流模型的离心泵内部流场数值模拟与分析[D];兰州理工大学;2010年

6 贾志浩;基于不同湍流模型的汽车外流场数值模拟[D];郑州大学;2013年

7 祝俊;随机激励下的机翼盒段损伤检测方法研究[D];浙江理工大学;2013年

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本文编号：516204