流場(chǎng)模擬和流固耦合問題的網(wǎng)格新方法.pdf

1、流場(chǎng)模擬是利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)研究流體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的必要前提。流固耦合力學(xué)是流體力學(xué)與固體力學(xué)交叉形成的一門力學(xué)分支，作為研究流體固體兩種介質(zhì)相互作用的一種重要手段，正受到越來越多的關(guān)注。網(wǎng)格技術(shù)是研究流場(chǎng)和流固耦合問題的關(guān)鍵，網(wǎng)格的質(zhì)量、適應(yīng)性與計(jì)算效率是決定數(shù)值模擬成功與否的重要因素。本文主要針對(duì)流場(chǎng)和流固耦合模擬中存在的網(wǎng)格技術(shù)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。 本文詳細(xì)闡述現(xiàn)有的網(wǎng)格生成和更新方法，基于映射函數(shù)理論生成二維/三維流場(chǎng)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

2、。針對(duì)應(yīng)用中對(duì)場(chǎng)函數(shù)變密度的要求，提出可控制網(wǎng)格疏密度的插值公式，以此對(duì)物體周圍流場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格剖分，驗(yàn)證其有效性。針對(duì)圓形域（柱形域）流場(chǎng)網(wǎng)格生成質(zhì)量欠佳的缺陷，提出在目標(biāo)域中建立內(nèi)置塊的策略，統(tǒng)計(jì)分析網(wǎng)格的最小內(nèi)角分布且與原方法進(jìn)行對(duì)比分析。運(yùn)用自編程序，對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)周圍流場(chǎng)進(jìn)行網(wǎng)格剖分。以此驗(yàn)證本方法對(duì)于復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)的良好適應(yīng)性及計(jì)算有效性；并通過不同的網(wǎng)格模型對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)附近區(qū)域加密的變密度網(wǎng)格模型，可在保證模擬精度較高的同時(shí)

3、，明顯提高網(wǎng)格生成及迭代計(jì)算的效率。 針對(duì)流體域的網(wǎng)格移動(dòng)，提出基于映射結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的插值更新新方法。采用映射插值函數(shù)，計(jì)算流體網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位移并與初始網(wǎng)格坐標(biāo)值疊加，獲取流體新的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。對(duì)二維正方形、梭形及三維立方體流場(chǎng)的網(wǎng)格更新的計(jì)算表明，本方法可保持原網(wǎng)格的拓?fù)潢P(guān)系，更新速度快，更新質(zhì)量好。 使用約束反力分配法和投影插值法實(shí)現(xiàn)流體域到固體域和固體域到流體域的信息傳遞，運(yùn)用自編程序?qū)Φ湫托误w結(jié)構(gòu)流固耦合界面開展信息傳遞模