一、用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动（论文文献综述）
卢敏[1]（2020）在《基于Front-tracking方法的管内多物理场多相流动特性研究》文中研究表明本文采用Front-tracking方法建立两相流计算模型,充分利用该方法能够精确处理相界面以及表面张力计算简单的优势,对温度场与流场耦合以及电场与流场耦合下的多相流动特性进行了研究。首先,研究了气泡在内置收缩结构的通道中的热毛细迁移规律,结果表明:当管内有收缩阻碍物存在时,气泡的迁移速度将会受损。为了量化阻碍物对气泡迁移速度的影响程度,文中定义了无量纲参数α作为影响系数来表征该结构对气泡迁移的影响,发现无论在二维还是在三维的情况下,影响系数α都会随着Ma的增加而增加;然而,影响系数α随着Re数的变化情况在二维和三维的数值模拟结果中却不一致,二维时,影响系数随着Re数的增加而逐渐增加,三维时反之。虽然气泡都是可变形的,但当管道收缩部分宽度大于气泡直径大小时,Ca数的变化并不会对影响系数的大小产生明显的影响;当收缩尺寸过大,以至于气泡受到壁面挤压时,Ca数的增加会使得气泡更加容易通过收缩部分;此外,研究还表明,收缩结构对气泡迁移的影响在二维结果中表现的比三维时更加明显;同时,管道收缩结构尺寸的增加会使得影响系数α发生较大改变;并且,较大的收缩结构会使得影响系数对流体参数的变化更敏感。本文还研究了电场力时对接近于圆形的液滴在管道内发生湍流时的集结作用,研究结果表明:当通道内不含电场时（Mn=∞）,在流动趋于稳态时液滴均集中聚集在通道中央,且流动状态参数与单相湍流流动类似;当通道壁面施加一个相对较弱的电场力后,大多数液滴都被电流体效应产生的粘性流动吸引到壁面附近,使得壁面处流动速度降低,通道的实际有效流动区域减小;当进一步增加电场强度后,也既Mn=0.05时,由于更强的电场力的极化作用,液滴上下两端产生相反的极性较强,此时液滴之间互相吸引力的作用大于电流体效应产生的粘性流动作用,因而通道中间的液滴略微的增加,附着在壁面附近的液滴数量相应减少;当Mn=0.007时,此时电场强度足够大,液滴之间受极化作用会产生了更强的吸引力,此时液滴相互首尾相连并横跨上下壁面形成链状结构,但是这些液滴链并不始终稳定,当流体驱动液滴链与链互相靠近时,液滴链开始周期性断裂开;此外还观察到,当电场强度逐渐上升时,壁面附近的平均剪切力也会相应增加;当Mn=0.007时,观察到两个数值稳定流动状态,第一个数值稳定状态发生在液滴互相吸引至生成几个液滴链后,此时壁面的剪切力相对较高并且整个结构相对稳定;然而,在流体推动液滴链移动且互相靠近使得液滴链不稳定后,此时流动进入第二个数值稳定状态,壁面附近的剪切力也以一个较大的振幅来回震荡;值得注意的是,当Mn=0.007时流场也相对均匀,边界层变薄,意味着此时整个系统的有效粘度有所增大。总之,本文针对Front-tracking方法的理论基础以及其在多相流动数值模拟发展进程进行了详细介绍。深入的研究了该方法下热-流耦合及电-流耦合的实现手段,并讨论了温度场及电场对通道内的多相流动过程的影响。
吴晓笛[2]（2019）在《基于浸入边界-格子Boltzmann通量法的椭圆柱涡激振动数值研究》文中认为涡激振动既能够引起结构部件的疲劳破坏又能够通过振动能量收集装置为人类提供新型清洁能源。因此,无论是从抑制振动角度或高效利用振动能量角度,涡激振动机理一直是流固耦合基础研究与海洋工程应用领域的研究热点。由于流体与结构相互作用的复杂性,涡激振动机理研究尚未成熟。本文旨在建立一套简便的求解流固耦合问题的数值计算方法,通过典型算例验证方法的可行性与准确性,并应用该数值方法研究椭圆柱这种非典型柱体结构的涡激振动机理,着重分析来流条件、几何尺寸和布置间距对结构振动响应的影响规律和内在物理机制。首先,建立了基于多松弛模型的格子Boltzmann通量求解法。基于宏观方程和介观模型的耦合思想,采用多尺度Chapman-Enskog数学手段,给出了状态变量和通量用格子模型分布函数表达的关系式,实现无粘与粘性项的统一求解,有效避免了宏观方法中高阶通量的求解。采用不同雷诺数下的方腔驱动流的典型算例验证数值方法的准确性和有效性。其次,有效结合强制边界-浸入边界法与格子Boltzmann通量求解法,建立非贴合边界的流固耦合算法。格子模型与浸入边界法的引入使该流固耦合数值计算可以在笛卡尔网格下进行,无需生成贴体网格及运用动网格技术,简化了动边界物理问题的计算过程。通过数值模拟圆柱和翼型静止绕流、主动旋转绕流以及横向单自由度涡激振动问题,逐步验证了数值方法在求解静止边界和动边界问题的有效性和可行性,为后续研究椭圆柱结构涡激振动问题提供了有效简便的计算方法。接着,应用浸入边界-格子Boltzmann通量求解法开展了低雷诺数条件下椭圆柱静止绕流的数值研究。对于单椭圆柱（0.7?AR?1.5）的数值结果表明:作用力系数和斯特劳哈尔数随AR的增加而减小,尾流均呈现周期性脱落涡结构。对于串列双椭圆柱（0.7?AR?1.5且2?L/D?11）数值结果表明:临界间距随AR的增加而增加;上游柱体作用力系数的变化规律与单柱体相同,随AR的增加而减小;未达到临界间距时,下游作用力符合该规律,达到临界间距后与单柱体的规律相反;串列系统的流动形态分为单钝体模式,交替再附模式和尾涡双脱落模式。随后,应用浸入边界-格子Boltzmann通量求解法开展了0.7?AR?1.5的单椭圆柱双自由度涡激振动的数值研究。结果表明AR对振动响应分区的起止点和响应幅值有显着的影响:AR的增加推迟了柱体驶入锁定区间,锁定区域的大小随着AR的增加呈现先增大后缩小的趋势,在AR=1附近最大;振动主频为升力系数的主频,共振发生在横向方向,运动轨迹呈现“8”字形;低雷诺数范围内横向振幅均为轴向振幅的102量级的倍数关系;根据横向最大振幅随折合速度的演化规律,将振动响应详细划分6个区域,即非同步区间I、准周期初始分支、周期初始分支、周期下端分支、准周期下端分支和非同步区间II;横向最大幅值与AR呈线性递减关系。最后,应用浸入边界-格子Boltzmann通量求解法研究串列双椭圆柱双自由度流致振动问题。结果表明:与静止绕流相比,流致振动现象加速了串列系统柱体剪切层卷起形成尾迹脱落涡的过程。随着间距比的增加,上游柱体的振动响应与尾流模式发展规律越来越接近相同AR的单椭圆柱。下游柱体由于受到上游尾迹的影响,存在剪切层附着、脱落涡交替附着或有效屏蔽来流的作用,因此尾流模式与单柱体有所区别:当上游尾迹形成的脱落涡从下游柱体一侧流过时,下游柱体振动响应较小;当脱落涡交替附着在下游柱体表面时,增强了下游柱体的振动;在较大间距比和AR时,下游柱体的振动响应更为强烈。
干雨新[3]（2019）在《基于笛卡尔网格的复杂流动问题数值模拟》文中指出混合笛卡尔网格由于其在物体表面生成贴体结构网格,流场其余部分使用背景笛卡尔网格进行填充,结构网格和笛卡尔网格之间使用查找“贡献单元”的方式进行流场之间的信息传递,故成功解决了传统笛卡尔网格方法处理高雷诺数粘性问题时的物面边界问题。同时,由于其贴体结构网格可随物面边界进行刚性运动,背景笛卡尔网格只需进行细微的调整,故对边界刚性运动的非定常问题模拟具有先天的优势,而且规避了变形网格方法处理此类问题引起的几何守恒律问题。本文致力于发展一套自适应混合笛卡尔网格生成和流场计算的求解方法,并对交界面的精度和守恒性问题进行了深入研究;同时,还提出了一种适用于该网格体系的格心型三阶U-MUSCL格式;最后,集成上述计算方法,针对一系列复杂流动问题开展了数值模拟研究。本文的主要研究内容及成果如下:（1）发展了一套自适应混合笛卡尔网格生成方法和适用于该网格的格心有限体积流场求解方法,并对混合笛卡尔网格交界面性质进行了研究。混合笛卡尔网格不仅能够处理高雷诺数粘性流动问题,同时交界面的查找“贡献单元”方法使得贴体结构网格和背景笛卡尔网格成为一个整体,从而可以使用一套求解算法进行整体求解。此外,通过将定常流场求解方法拓展到对非定常任意拉格朗日-欧拉方程求解,实现了混合笛卡尔网格在运动边界非定常问题中的应用。在对交界面性质的研究中,经过精度测试发现,网格单元梯度计算时使用格林-高斯方法会大大降低交界面附近的精度,而使用最小二乘方法则可以有效改善这一问题。之后对运动激波和旋涡穿过交界面的问题进行了研究,发现快激波可以顺利穿过交界面而不受阻碍,慢激波则会被阻挡在交界面位置无法穿过,旋涡则可以顺利穿过交界面同时其强度受交界面的影响很小。为了解决慢激波在交界面受阻的问题,提出了一种新型的交界面插值方法。该方法仅在原有查找“贡献单元”的方法上进行了少许修改,保留了原方法的便捷性和整体求解特点,解决了慢激波受阻的问题。（2）开展了针对混合笛卡尔网格的高精度数值算法研究。将一种格点形式的新型三阶U-MUSCL格式推广至格心形式数据存储的混合笛卡尔网格计算方法中。该数值格式具有不需要构造插值模板,也不需要在网格单元内部增加额外自由度的优势。通过理论分析和数值算例表明,该格式在适当的系数取值时,甚至可以达到四阶精度。同时,采用数值涡的保持算例,证明了该格式具有低耗散的性质,其对旋涡的保持能力相当于普通二阶格式在16倍加密网格（二维问题）上的效果。（3）开展了含激波、旋涡等复杂流动现象的复杂流动问题数值模拟研究。采用自适应混合笛卡尔网格方法,格心三阶U-MUSCL格式,隐式LU-SGS双时间步方法（针对非定常问题）,以及SST-DDES模式的脱体涡方法对一系列复杂流动问题进行了数值模拟。具体而言,通过非定常二维圆柱绕流和三维6:1椭球粘性绕流算例,验证了混合笛卡尔网格耦合格心三阶U-MUSCL格式对脱落旋涡和分离旋涡的捕捉能力。此外,通过NACA0012翼型、ONERA M6机翼和DLR-F6翼身组合体算例,验证了基于流场特征的网格自适应技术,通过迭代过程中网格的自适应加密和粗化,对这些复杂流动中的激波和旋涡进行了精确捕捉。（4）开展了对三维旋转流动问题的数值模拟研究。将Weiss-Smith预处理方法应用于混合笛卡尔网格流场求解算法中,从而使该算法可以求解同时含可压流动区域和不可压流动区域的问题,为三维旋转流动问题的模拟打下了基础。之后使用旋转坐标系方法,将三维旋转非定常问题转化为准定常问题进行求解,从而节省了计算资源,提高了计算效率。集成上述方法,对风力机叶片和直升机旋翼的三维旋转流动进行了数值模拟。在对Phase VI叶片的数值模拟中,随着来流速度增加,本文发展的混合笛卡尔网格方法成功模拟了叶片背风面横向流动区域沿叶片展向的发展,即背风面的流动分离过程,同时也成功捕捉了叶尖涡和叶根涡向叶片下游发展的过程。在Caradonna-Tung旋翼计算时,使用了笛卡尔网格自适应技术,成功捕捉了旋翼悬停时的桨尖涡。
董义道[4]（2018）在《非结构有限体积算法边界条件研究及其在分离涡模拟中的应用》文中研究指明湍流被认为是“经典物理中最后一个尚未得到解决的问题”。随着高性能计算以及数值离散方法的发展,采用数值手段研究湍流变得可能。尽管如此,受限于目前计算能力,对于高雷诺数湍流问题,仍然无法实现全外形直接数值模拟和大涡模拟,折中方案是采用分离涡模拟。为开展数值模拟,首先需要对计算域进行空间离散,非结构网格是一种高效且灵活的离散策略。本文的研究基于二阶精度非结构单元中心型算法,考虑到目前大部分研究集中于发展更加精确的梯度重构算法以及构造合理的限制器,本文着重关注边界条件处理方法。在弱施加方法框架内,发展了一种精度保持边界条件处理方法,对于存在特征波传入和传出的边界,能够保证其无反射特性,同时避免了传统特征边界条件采用特征分解以及黎曼不变量的复杂性和不唯一性。在此基础上,对典型壁湍流问题开展延迟分离涡模拟研究,基础湍流模型采用能够反映近壁区各向异性特征的四方程（?）-f湍流模型。由于模型中包含椭圆形方程,数值稳定性较差,本文对原始模型进行了修正,并通过槽道流动精细分析,阐明了所作修正的合理性。同时,模型中还引入了衰减函数,对于网格尺度较小且流场中湍流脉动显着的情况,减小RANS模态作用区域,提高了模型对于流场小尺度结构分辨能力。此外,针对带肋槽道流动数值解和实验结果的偏离,本文引入了一种基于局部流场特征的各向异性自适应网格技术,通过对流场关键区域网格的逐步细化,改进流场模拟效果。采用改进（?）-f分离涡模型,对典型钝体绕流问题开展研究,包括亚临界条件下的圆柱绕流问题以及并排双方柱绕流问题。对于圆柱绕流问题,通过对比不同网格分辨率、计算域展向长度、计算域展向网格分辨率等因素,阐明了极近尾迹区速度型分叉的原因,且相比于基于一方程模型的分离涡模拟,改进（?）-f分离涡模型在近壁区模拟效果更好;对于并排双方柱绕流问题,通过和大涡模拟结果对比,证明了（?）-f分离涡模型的先进性。
周迪[5]（2019）在《叶轮机械非定常流动及气动弹性计算》文中提出气动弹性问题是影响叶轮机械特别是航空发动机性能和安全的一个重要因素。作为一个交叉学科,叶轮机械气动弹性力学涉及与叶片变形和振动相关联的定常/非定常流动特性、颤振机理以及各种气弹现象的数学模型等的研究。本文基于计算流体力学（CFD）技术自主建立了一个适用于叶轮机械定常/非定常流动、静气动弹性和颤振问题的综合计算分析平台,并针对多种气动弹性问题进行了数值模拟研究。主要研究内容和学术贡献如下:由于叶轮机械气动弹性与内流空气动力特性密切相关,真实模拟其内部流场是研究的重点之一。基于数值求解旋转坐标系下的雷诺平均N–S（RANS）方程,首先构造了适合于旋转机械流动的CFD模拟方法。特别的,针对叶片振动引起的非定常流动问题,采用动网格方法进行模拟,通过一种高效的RBF–TFI方法实现网格动态变形;针对动静叶排干扰引起的非定常流动问题,采用一种叶片约化模拟方法,通过一种基于通量形式的交界面参数传递方法实现转静子通道之间流场信息的交换。数值算例验证了本文的CFD方法具有较高的计算精度和效率,从而为后续气动弹性研究奠定基础。静气动弹性计算既是叶轮机械叶片设计优化过程中的重要环节,同时也是颤振分析的前提。基于定常流动CFD求解技术和流固双向耦合思想,发展了一种高效的静气弹计算方法。对于已知冷态（加工）外形要求热态（工作）外形的静气弹正问题,将叶片总变形分解为离心力和气动力引起的变形之和,分别通过非线性有限元分析和模态法求解。对于已知热态外形要求冷态外形的静气弹反问题,在求解正问题方法的基础上采用了一种高效的预估校正迭代法,从而能够高效准确地预测出未知冷态外形。应用所发展的方法计算分析了转子叶片冷热态外形之间的差异以及变形对气动性能的影响。基于非定常流动CFD求解技术和能量法对振荡叶片流场以及叶片颤振特性进行预测分析,重点研究了叶轮机械中特有的叶间相位角因素。鉴于简单多通道模拟法和传统相位延迟类方法存在的不同缺点,本文在原始形修正法基础上提出了一种新型双通道形修正法,其利用傅里叶级数对周向边界的流场变量进行修正而相应的傅里叶系数则由两个通道交界面附近内部单元中的变量值进行计算更新。理论上和数值计算均证明,采用该方法既能统一有效的计算任意叶间相位角下的非定常流动和预测气弹稳定性,同时相比于原始方法显着提高了计算收敛性和鲁棒性。结合数值计算结果还定量研究了典型振荡叶栅/叶片的颤振特性并从能量角度分析了潜在的颤振机理。为了更真实地模拟叶片受扰动情况下的振动响应,发展了一种基于CFD/CSD耦合的颤振计算时域法。非定常气动力计算基于前述的CFD方法,结构运动方程求解基于模态法,采用一种杂交预估校正方法确保每一物理时间步流场和结构场的高效精确推进。对Rotor67转子叶片的计算结果表明该叶片无任何形式颤振发作的危险。对某风扇转子叶片的计算结果验证了其在部分转速下会发生亚/跨声速失速颤振并给出了相应的颤振边界,此外还从物理上和数值上对失速颤振机理进行了简要分析。进一步还将CFD/CSD耦合时域法拓展至工程实际中的复杂颤振问题,通过针对性地构造计算方案或者利用简化模型等分别数值研究了非零叶间相位角下的颤振问题、带阻尼凸肩叶片颤振问题以及多排叶片颤振问题。鉴于定常/非定常气动力在气动弹性研究中的重要地位,为了提高流场模拟能力,本文还基于一种前沿性的气体动理学格式（GKS）发展了适用于典型叶轮机械流动的数值方法。研究内容主要包括三方面:针对旋转流动构造一种旋转坐标系下的GKS,其核心思想是通过添加粒子加速度项来考虑非惯性系引起的额外源项效应;针对叶栅振荡非定常流动构造一种动网格系统下的GKS,主要方法是通过改变粒子迁移速度来考虑网格运动;针对原始显式GKS计算效率较低的缺点,结合Jacobian–Free Newton–Krylov（JFNK）方法首次提出一种高效隐式JFNK–GKS,从而使GKS应用于叶轮机械复杂工程问题成为可能。
辛建建[6]（2018）在《基于虚拟网格和梯度增量level set方法的流固耦合算法研究及应用》文中研究说明流体与刚性或弹性结构物的流固耦合相互作用是船舶与海洋工程领域的经典问题,例如出入水砰击、液舱晃荡和涡激振荡。相关问题涉及复杂的流动特性包括非线性自由表面、复杂多体与结构大变形等,数值模拟此类流固耦合问题面临巨大挑战。针对复杂多体、三维自由表面、大变形流固耦合数值模拟问题,目前已有的文献多借助于商业CFD/CSD（Computational Fluid Dynamics/Computational Solid Dynamics）软件平台,鲜有涉及自主开发的流固耦合计算平台。本文发展了一个基于直角网格方法的多相流固耦合计算模型,采用Fortran 90语言开发了相应的计算程序,并模拟了刚性或柔性边界流固耦合相互作用问题。主要研究内容如下:介绍了控制不可压缩粘性流动的N-S（Navier-Stokes）方程及离散方法。在交错直角网格上以时间半隐式有限差分法离散控制方程,分步法结合TVD-RK3（Total Variation Diminishing-Third Order Runge-Kutta）格式进行时间推进,TVD-MUSCL（Monotonic Upstream-centered Scheme for Conservation Laws）格式离散对流项,ICCG（Incomplete Cholesky Conjugate Gradient）算法求解压力泊松方程离散形成的线性方程组。以Taylor-Green流动为例,验证了本文N-S方程求解器的空间和时间精度。针对任意刚性或弹性动边界流动模拟,提出径向基函数虚拟网格法。其中,引入径向基函数（Radial Basis Function,RBF）拟合任意刚性甚至弹性物体表面,并根据等值面距离函数有效识别网格的属性状态;开发RBF插值技术以重构虚拟网格变量值,进而施加复杂物面的无滑移边界条件;针对动边界压力振荡问题,提出虚拟网格框架下的面积分数表示方法通过修正压力泊松方程以提高局部质量守恒性,进而降低压力振荡。为验证本文提出方法的精度和可靠性,模拟了三维质点绕流、圆柱振动、机翼横摇和质点自由下落算例。为了捕捉强非线性自由表面,基于二维梯度增量level set（Gradient-Augmented Level Set,GALS）两相流方法,发展了三维GALS两相流模型。另外,提出距离函数重置方法以处理三维自由表面和任意固体边界之间的接触边界条件,以将GALS方法扩展到模拟波浪结构物相互作用问题。在该GALS两相流模型中,采用广义CIR（Courant、Isaacson、Reese）方法同时耦合求解level set和其梯度方程以提高界面捕捉精度,以Hermite立方插值方法计算空间任意点变量和Lagrange多项式格式插值速度向量,在窄带内以修正的Newton方法进行界面再初始化。基于本文两相流方法,模拟了横向激励下矩形液舱晃荡问题、波浪传播和三维溃坝算例,验证了该法的精度、良好的质量守恒性和对三维问题的适用性。针对柔性体的大位移、变形响应预报,开发了绝对节点坐标（Absolute Nodal Coordinate Formulation,ANCF）有限元方法的计算程序。针对柔性边界流固耦合问题,提出柔性界面质点重构策略以传递有限元网格与背景直角网格之间的界面信息。在该ANCF有限元方法中,推导了二维或三维欧拉、剪切梁模型,结合载荷增量法和Newton-Raphson迭代法求解非线性有限元方程组。以悬臂梁大变形和柔性单摆算例验证了本文ANCF计算程序能模拟弹性结构物的大位移、大变形响应。将本文提出的距离函数重置方法与虚拟网格法和GALS方法相结合,发展了一个多相流固耦合计算模型,模拟了三维波浪结构物相互作用问题。首先模拟了液舱横荡和纵荡耦合激励下长方体液舱的线性和非线性晃荡问题,与试验结果和解析解比较验证了本文计算模型的精度,进一步,分析了不同激励频率和横隔板高度对晃荡波浪和砰击载荷的影响。然后模拟了横摇激励下三维菱形液舱的晃荡特性,与试验数据比较进一步验证了该计算模型的精度和可靠性,并分析了不同充液水深对砰击载荷和自由表面爬高的影响。将本文提出的柔性界面质点重构策略与虚拟网格法和ANCF有限元方法相结合,发展了一个柔性边界流固耦合计算模型。首先模拟了均匀流中单个和并列水翼的横向振荡,分析了不同振荡频率和水翼间距对流体形态和升阻力系数的影响,阐释了鱼类向前游动的原理,给出了鱼类成群游动的水动力学解释。然后模拟了均匀流中单个和两个并列布置丝带的流致振荡特性,验证了该计算模型模拟柔性边界流动的精度和可靠性,对材料参数进行了敏感性分析,并分析了丝带在流体中的拍动振荡特性。
王骥飞[7]（2018）在《高超声速飞行器气动外形一体化设计方法研究》文中研究说明高超声速飞行器以超过5倍声速的速度飞行,具有很高的民用和军用价值。在高超声速飞行器设计的关键技术中,气动外形设计技术是重中之重,是整个飞行器设计的基础。气动外形不仅决定了高超声速飞行器是否能够高效地完成高速度飞行,还对结构设计、载荷安排、操稳控制等有着极其重要的影响。因为高超声速飞行器的飞行环境恶劣,所以在进行气动外形设计时需要考虑的因素众多,不同的气动部件间需要进行耦合设计,同一气动部件也需要具备多样的优良性能。本文通过对现有高超声速飞行器气动外形设计方法进行分析和总结,将气动外形设计研究的重点放在一体化设计上。在本文中,“一体化”的概念不仅包括气动部件之间、气动部件与整体气动布局之间的一体化设计,还包括同一气动部件或布局在不同状态下的综合性能一体化设计。本文主要研究了高超声速气动外形一体化设计中涉及的优化设计方法、流场数值模拟方法、几何参数化建模方法和乘波构型设计方法等相关内容,主要工作及创新点如下:（1）采用分步优化设计方法,实现了高超声速内收缩进气道综合性能的一体化设计。首先,对内收缩进气道的原准流场进行优化,在不损失压缩能力的前提下,通过改变壁面型线提升原准流场总压恢复能力和出口流动均匀性。其次,通过优化进气道唇口平面形状实现气动性能的提升。最后,引入形面渐变技术和边界层修正技术实现进气道实用性能的改善。在优化设计与流场数值模拟中,首次采用了质量加权的马赫数方差作为流动不均匀性的指征,提出了基于流线追踪的进气道无粘阻力快速预测方法。在此基础上发展的分步优化设计方法,采用了“统一与折中”的设计思路,不仅能够实现多种性能的共同提升,还能削弱因一种性能指标提升对其它性能指标产生的不利影响。（2）发展了基于分区空间推进算法的超声速流场数值模拟方法,大大地提高了流场数值计算效率,实现了高超声速飞行器后体和尾喷管的一体化设计。分区空间推进方法将流动求解区域沿流向分割为若干个子区域,在每一个子区域内采用隐式伪时间推进算法进行流场数值模拟。这样将一个高维矩阵的求解变为若干个低维矩阵的求解,进而提升整个流场区域求解速度。为了确保下游分区流动特征不会影响上游分区流动特征,本文在每一个计算子区域出口边界都采用了当地线化处理的特征变量边界条件。数值模拟结果表明,分区空间推进算法能够快速准确的计算高超声速飞行器后体和尾喷管周围的流场,有利于高效的实现后体与尾喷管的一体化设计。（3）提出了一种实用的高超声速翼身组合布局与内收缩进气道的一体化设计方法。首先,发展了多部件搭接的类别形状变换方法,实现了不包含进气道气动外形的参数化建模。在部件之间连接位置处对控制参数矩阵施加约束条件,实现了不同部件之间的光滑连接,同时扩大了单个部件控制参数的变化范围,有利于后续的设计。其次,给出了实现一体化设计的进气道唇口形状设计准则与内收缩进气道的安装方法。最后,采用COONS曲面造型方法实现了机身前体表面的重构,完成机身与进气道的一体化设计。流场数值模拟结果表明,一体化设计的飞行器在设计点条件下具有较高的升阻比,进气道工作正常,增压比的和出口流动均匀性较高,能够实现飞行器整体气动性能与进气道推进效率之间的平衡。（4）提出了平面形状可控的乘波构型设计方法,实现了乘波构型高超音速飞行器的宽速域一体化设计。构建了流动捕获曲线、进气道捕获曲线和平面形状曲线之间的几何关系,将平面形状作为设计驱动参数引入乘波构型的设计中,从而在设计过程中实现平面形状的定制。采用工程上已知的有利于低速飞行的特定平面形状,实现了乘波构型的宽速域一体化设计。流场数值模拟结果表明,这种平面形状的定制不会破坏乘波构型在高超声速设计状态的优良乘波特性,具有较高的设计点升阻比,同时在低速条件下的升阻比有显着的提升。由于采用的平面形状来自于工程分析,所以在设计过程中避免了复杂的数值模拟,大大地提高了乘波构型宽速域一体化设计效率。
朱一西[8]（2017）在《增升装置的非定常地面效应数值模拟》文中指出现代大型民用飞机起飞着陆过程中,均使用增升装置来提高飞机的升力。起降过程中飞机将靠近地面飞行,由于离地高度持续发生变化,飞机将不可避免受到非定常地面效应的影响。本文基于非定常N-S方程和动网格技术,建立起增升装置的非定常地面效应数值模拟方法,研究气动力和流场的变化规律,可为增升装置的设计和性能评估提供理论依据,具有实际的工程应用价值。飞机着陆过程的数值模拟会涉及到网格大变形,此时几何守恒律的离散计算过程中会出现累积误差不可忽略,并得到非物理结果的情况。针对这一问题,提出一种新的几何守恒律离散方法（Discrete Geometric Conservation Law,D-GCL）。误差分析表明,该方法在减小累积误差的同时能够保证数值计算的精度。考虑到多块结构网格内部网格点变形主要由所属网格块边界网格变形决定,结合无限插值法和改进谢别德插值法,提出一种包含局部重构的动网格技术:首先采用插值精度较高的改进谢别德方法来计算各网格块边界上网格点的变形量,然后采用计算效率较高的无限插值法计算得到各网格块的面以及内部网格点的变形量,并根据实际情况利用局部网格重构提高大位移起降过程中网格分布的合理性。在动网格技术的基础上,建立起二维非定常地面效应数值模拟方法,对单段、多段翼型的着陆过程进行计算,分析非定常地面效应对二维翼型气动力和流场的影响,并与定常（固定离地高度,不考虑下降速度）、准定常（固定离地高度,下降速度折合为来流迎角）地面效应进行对比分析。而后将二维计算方法扩展至三维,对单段机翼和带增升装置的某翼身组合体的匀速下降至靠近地面的过程分别进行了数值模拟,对飞行高度越来越低时非定常地面效应对飞机气动力的影响进行了研究,并与相应定常、准定常情况下的地面效应进行对比分析。将增升装置的收放过程简化为前缘缝翼、后缘襟翼分别绕旋转轴转动的模型,基于非定常N-S方程和动网格技术,建立考虑地面效应情况下增升装置打开收起过程的非定常数值模拟方法,研究固定离地高度下不同转速的多段翼型、三维增升装置收放过程中的非定常流动,并与相应的定常结果进行对比分析。
宋红超[9]（2017）在《叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究》文中研究表明精细化设计已成为现今航空叶轮机设计发展趋势,伴随优化系统是实现精细化设计的重要基础工具。鉴于自主发展航空叶轮机CFD及优化技术的重要性,以及面对国内很少自主开发基于非结构网格叶轮机流场求解程序,尚未自主开发多排叶轮机离散型伴随优化系统,以及缺乏自主开发程序而难于支撑叶轮机原创技术开发的现实局面,论文集中开发了包括非结构网格生成、流场数值模拟、离散型伴随场求解、敏感性计算、网格变形、气动外形寻优在内的基于非结构网格的叶轮机气动外形伴随优化系统,并依此对内流通道全三维一体化参数化优化潜力进行了探索和评估研究。具体研究工作如下:一、采用六面体单元转换为四面体单元的切分方法,在叶轮机叶片参数化与快速多块网格生成程序TurboPara&Gen中实现了基于多块结构网格切分的叶轮机非结构网格生成功能,使TurboPara&Gen能够快速生成无粘和粘性流场计算用的拟流面二维网格、三维网格、单排/多排网格、单排单通道/多通道网格,能够处理端区径向间隙、排间间隙、端区倒角/倒圆,并能在O+H型多块结构网格基础上快速生成非结构网格。二、开发了基于非结构网格的叶轮机流场求解程序TurboSim（un）,出于通用性以及后续气弹等应用需求考虑,程序选择任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程,并采用SA湍流模型对RANS方程进行封闭。流动求解采用了基于节点中心有限体积方法,其中空间项采用Roe格式进行离散,时间导数项可选择1-4阶向后差分格式,为加速非定常流动时间精确求解而采用了双时间步法,流场加速技术包括多重网格、局部时间步长等。采用一维无粘激波管、层流平板流动、湍流平板流动、圆柱非定常绕流等四个经典算例对TurboSim（un）实施数值格式正确性、精度等进行了校验;并进一步选择Goldman叶栅、Rotor67跨音转子和Stage35跨音压气机级等三个经典叶轮机算例,对进、出口和周期边界条件施加正确性、非惯性项添加的正确性、跨音流场描述质量、多级叶轮机定常流场模拟能力进行了较全面的验证。三、基于非结构网格推导了网格变形处理方式下的流场伴随方程和网格伴随方程,并建立了以时间推进、GMRES方法进行线性方程迭代为主的离散型伴随场求解程序TurboAdjD;集成非结构网格生成TurboPara&Gen、叶轮机流动求解程序TurboSim（un）、几何参数化、敏感性计算、网格变形、优化算法等模块构建了叶轮机离散型伴随优化系统TurboOpt。针对叶轮机伴随优化,提出了基于子目标函数线性叠加的目标函数,分别给出了流量、总压、总温、熵、效率、压强分布等子目标函数构造;参数化采用了以Hicks-Henne函数作为基函数扰动方法。该离散型伴随优化系统避免了团队前期研究深刻地体验了连续型伴随方法的若干局限如湍流粘性伴随方程难以推导、可用目标函数少等问题。采用简单外流案例ONERA M6机翼,初步验证伴随场计算方法和优化系统流程正确性;并进一步选用Goldman涡轮叶栅、Rotor67跨音转子以及Stage35跨音压气机级为案例,从正问题和反问题模式分别验证伴随优化方法在亚音叶栅、超/跨音单转子以及多排跨音压气机级的优化能力和可靠性。四、面向解决当前叶片曲面极强空间三维性与设计思想、手段仍束缚于二维或准三维的矛盾,指出了叶轮机通道全三维一体化发展趋势,并采用通道全三维一体化参数化结合伴随优化方法对其提升叶轮机性能潜力进行了初步探索和评估研究。通过单边膨胀喷管、Goldman涡轮叶栅以及NACA65压气机叶栅案例研究,指出了整个叶片与端壁构成全三维通道一体化设计的潜力,并为未来叶轮机全三维一体化伴随优化参数化方法提供了进一步研究思路。论文在国内首次开发了基于非结构网格的叶轮机气动外形离散型伴随优化系统,并对叶轮机叶片与端壁未来一体化发展趋势进行了探索,在当前国家大力发展“航空发动机与燃气轮机”两机背景下别具重要。
卢凤翎[10]（2017）在《非定常流动数值模拟的显隐混合时间格式及结构动网格生成方法研究》文中研究表明在计算流体力学中,非定常流动数值模拟方法一直是一个具有挑战性的研究课题。其中,构造具有二阶时间精度的数值离散格式,并保证格式的时间精确性是非定常流动数值模拟技术需要解决的难点。目前广泛使用的双时间步方法,只有当内迭代完全收敛时,才能达到理论上的二阶时间精度。而在求解三维复杂粘性问题时,受到计算效率的约束,内迭代步数也受到限制,数值模拟结果实际上达不到二阶时间精度。因此,进一步提高计算效率和时间精度已经成为非定常流动数值模拟方法必须解决的焦点问题。除此而外,在多种类型的非定常流动数值模拟中,流场模拟需要依赖于高质量的动网格生成结果。但已有的动网格生成方法,要么是不能保证网格的正交性和光滑性,缺乏对网格质量的控制,要么是网格生成所要求的计算过于复杂耗时,动网格生成效率过低。因此,兼具质量和效率的动网格生成技术仍然是非定常流动数值模拟问题中必须研究的重要内容。论文主要工作如下:首先,提出了一种一阶精度的显隐混合时间积分方法。该方法针对计算区域的非刚性部分采用显式格式离散,显式Runge-Kutta积分,对刚性部分采用隐式格式离散,隐式时间LU-SGS积分,实现了Runge-Kutta+LU-SGS的混合,使得离散系统矩阵中隐式方程的数目大为减少,降低了对内存和计算强度的需求。另外,考虑到混合格式的实施,要求预先在计算区域中划分出显式区和隐式区两个子集,为此,提出了一种称为“j向分割法”的网格分割策略,只在高梯度的网格方向进行显式区和隐式区的区分,成功实现了显式和隐式格式的混合。随后,以上述工作为基础,本文又采用Runge-Kutta+DTS混合的方式构造出一种具有时间二阶精度,可用于非定常流动分析的时间精确显隐混合格式。在二阶时间精确显隐混合格式中,时间步长的选取既要考虑稳定性的要求,又要考虑时间精度的要求。为此,本文提出了一种利用显式区中由稳定性限制所给出的最大允许时间步长的最小值来选取统一物理时间步长的方法。同时,也给出了在网格划分阶段就开始考虑增加显式区最大允许时间步长的建议。随后,本文采用经典的圆柱和球体绕流算例,验证了非定常显隐混合格式的正确性。数值结果表明,非定常显隐混合格式稳定,收敛、结果正确。所采用的统一物理时间步长的选取策略可以有效缓解稳定性要求对显式Runge-Kutta格式时间步长的限制,有效发挥了显式格式的优势,节省了大量内迭代对计算资源的消耗,使混合格式的整体效率得到提高。在实际算例中,相对于全隐式双时间步算法总CPU时间可以得到21.0-37.1%的节省。综合分析,本文所研究的显隐混合时间格式还具有以下几方面的优点:（1）可以大幅度减少离散系统矩阵中的隐式方程数,因此每一时间步需要的计算机内存开销也相应显着减少;（2）用于非定常计算时,显式部分没有亚迭代过程,节约了亚迭代计算占用的时间;（3）定常计算中,已有的加速技术仍然有效,非定常计算时,除局部时间步长法受到限制外,其它加速技术也仍然有效。此外,基于求解椭圆型偏微分方程方法,本文提出并实现了一种简单高效的结构动网格重构方法,既解决了动网格生成过程中如何确定网格源项的问题,又节约了搜索源项所需要的外迭代过程。方法同时具有保证网格正交性和光滑性的优点,也具有较强的鲁棒性。方法中无人工调节参数,可以很容易嵌入到已有的求解代码之中。
二、用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动（论文提纲范文）
（1）基于Front-tracking方法的管内多物理场多相流动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 多相流研究背景 |
| 1.2 热毛细迁移研究进展 |
| 1.3 多相电流体研究进展 |
| 第2章 控制方程及数值方法 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.2.1 动量方程求解 |
| 2.2.2 方程离散 |
| 2.2.3 界面生成 |
| 2.2.4 界面追踪 |
| 2.2.5 物性重构 |
| 2.2.6 表面张力求解 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 热流耦合作用下气泡迁移受壁面作用影响 |
| 3.1 数学模型 |
| 3.1.1 假设 |
| 3.1.2 控制方程及求解 |
| 3.1.3 无量纲参数 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 问题设置及模型检验 |
| 3.2.2 二维气泡在复杂管内运动规律 |
| 3.2.3 气泡迁移受Ma数影响 |
| 3.2.4 迁移受Re和Ca数的影响 |
| 3.2.5 迁移受收缩结构尺寸的影响 |
| 3.2.6 三维数值模拟结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 壁面电势差对管内流动影响 |
| 4.1 数学模型 |
| 4.1.1 控制方程及求解 |
| 4.1.2 无量纲参数 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 模型检验 |
| 4.2.2 问题设置 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论与创新点 |
| 5.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
（2）基于浸入边界-格子Boltzmann通量法的椭圆柱涡激振动数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 计算流体动力学数值方法 |
| 1.2.1 传统计算流体动力学方法 |
| 1.2.2 格子Boltzmann方法 |
| 1.2.3 宏观与介观耦合方法 |
| 1.3 流固耦合数值方法 |
| 1.3.1 流固耦合算法 |
| 1.3.2 边界贴合法 |
| 1.3.3 非边界贴合法 |
| 1.4 涡激振动研究现状 |
| 1.4.1 试验研究 |
| 1.4.2 半经验模型 |
| 1.4.3 数值研究 |
| 1.5 本文主要研究工作 |
| 第2章 浸入边界-格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 格子Boltzmann方法的基础理论与模型 |
| 2.2.1 单松弛时间格子Boltzmann方程 |
| 2.2.2 格子Boltzmann基本速度模型 |
| 2.2.3 多松弛时间格子Boltzmann方程 |
| 2.3 多松弛时间格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.3.3 计算流程 |
| 2.3.4 数值验证 |
| 2.4 浸入边界-格子Boltzmann通量求解法 |
| 2.4.1 浸入边界法的数学模型 |
| 2.4.2 流固耦合算法 |
| 2.4.3 计算流程 |
| 2.5 流固耦合算法数值验证 |
| 2.5.1 静止绕流 |
| 2.5.2 旋转圆柱绕流 |
| 2.5.3 圆柱涡激振动 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 均匀来流下静止椭圆柱绕流特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单椭圆柱绕流特性研究 |
| 3.3 串列双椭圆柱绕流特性研究 |
| 3.3.1 计算条件与数值验证 |
| 3.3.2 气动力分析 |
| 3.3.3 流场特性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 均匀来流下单椭圆柱涡激振动特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单椭圆柱涡激振动数值模型 |
| 4.2.1 计算模型与边界条件 |
| 4.2.2 模型验证 |
| 4.3 单椭圆柱自由振动特性研究 |
| 4.3.1 频率响应分析 |
| 4.3.2 结构响应分析 |
| 4.3.3 气动力分析 |
| 4.3.4 流场特性分析 |
| 4.4 不同折合速度下单椭圆柱涡激振动特性研究 |
| 4.4.1 频率响应分析 |
| 4.4.2 结构响应分析 |
| 4.4.3 气动力分析 |
| 4.4.4 流场特性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 均匀来流下串列双椭圆柱流致振动特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 串列双椭圆柱流致振动数值模型 |
| 5.2.1 计算模型与边界条件 |
| 5.2.2 模型验证 |
| 5.3 不同间距下串列双椭圆柱流致振动特性研究 |
| 5.3.1 结构响应分析 |
| 5.3.2 气动力分析 |
| 5.3.3 流场特性分析 |
| 5.4 不同折合速度下串列双椭圆柱流致振动特性研究 |
| 5.4.1 间距比L/D=3 |
| 5.4.2 间距比L/D=6 |
| 5.4.3 间距比L/D=9 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）基于笛卡尔网格的复杂流动问题数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 笛卡尔网格物面边界处理方法发展概述 |
| 1.2.1 非贴体类笛卡尔网格方法 |
| 1.2.2 贴体类笛卡尔网格方法 |
| 1.3 运动边界非定常问题网格方法发展概述 |
| 1.4 高精度数值方法发展概述 |
| 1.5 本文的研究目标和主要研究工作 |
| 第二章 混合笛卡尔网格方法及交界面性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 混合笛卡尔网格生成与网格自适应技术 |
| 2.2.1 混合笛卡尔网格生成方法 |
| 2.2.2 交界面上的信息传递 |
| 2.2.3 笛卡尔网格自适应技术 |
| 2.3 流场数值计算方法 |
| 2.3.1 空间离散 |
| 2.3.1.1 HLLC格式 |
| 2.3.1.2 线性重构 |
| 2.3.1.3 梯度计算方法 |
| 2.3.2 时间离散 |
| 2.3.3 湍流模型 |
| 2.3.4 边界条件 |
| 2.3.4.1 物面边界条件 |
| 2.3.4.2 远场边界条件 |
| 2.4 混合笛卡尔网格交界面性质研究 |
| 2.4.1 交界面处的精度测试 |
| 2.4.2 运动激波穿过交界面的性质研究 |
| 2.4.2.1 覆盖分区计算守恒问题 |
| 2.4.2.2 运动激波穿过交界面的算例测试 |
| 2.4.3 运动旋涡穿过交界面的性质研究 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 混合笛卡尔网格方法的U-MUSCL格式研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 U-MUSCL格式 |
| 3.2.1 传统的U-MUSCL格式 |
| 3.2.2 格心三阶U-MUSCL格式 |
| 3.2.3 格心三阶U-MUSCL格式精度分析 |
| 3.3 格心三阶U-MUSCL格式精度数值验证和耗散性分析 |
| 3.3.1 格心三阶U-MUSCL格式精度验证 |
| 3.3.2 数值涡的保持问题 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 基于混合笛卡尔网格的复杂流动问题数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 隐式LU-SGS双时间步方法 |
| 4.3 旋涡模拟的数值方法 |
| 4.3.1 脱体涡模拟技术 |
| 4.3.2 旋涡识别方法 |
| 4.4 复杂流动问题算例分析 |
| 4.4.1 非定常二维圆柱层流绕流 |
| 4.4.2 三维6:1 椭球粘性绕流 |
| 4.4.3 NACA0012 翼型跨音速定常无粘绕流问题 |
| 4.4.4 ONERA M6 机翼跨音速定常绕流问题 |
| 4.4.5 DLR-F6 翼身组合体定常绕流问题 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 复杂低速流动和旋转流动问题的数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 低速预处理方法 |
| 5.3 运动边界非定常流动问题数值方法 |
| 5.3.1 非定常问题的HLLC格式 |
| 5.3.2 运动物面边界条件 |
| 5.3.3 非定常运动下的预处理方法 |
| 5.4 运动边界非定常流动问题网格方法 |
| 5.4.1 非定常运动问题的背景笛卡尔网格生成技术 |
| 5.4.2 非定常运动问题的新现单元处理 |
| 5.5 旋转坐标系方法 |
| 5.5.1 旋转坐标系下的控制方程 |
| 5.5.2 旋转源项的隐式处理 |
| 5.6 算例与分析 |
| 5.6.1 NACA0012 翼型低速定常绕流计算 |
| 5.6.2 S809 翼型定常绕流数值计算 |
| 5.6.3 低速二维圆柱定常绕流 |
| 5.6.4 NACA0012 翼型的低速俯仰震荡 |
| 5.6.5 Phase VI风力机叶片轴流状态计算 |
| 5.6.6 Caradonna-Tung旋翼悬停计算 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文的主要创新与贡献 |
| 6.3 后续工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）非结构有限体积算法边界条件研究及其在分离涡模拟中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号列表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 非结构有限体积算法研究概述 |
| 1.2.1 梯度重构算法及限制器研究进展 |
| 1.2.2 边界条件处理研究进展 |
| 1.3 分离涡模拟研究进展 |
| 1.4 本文结构及主要工作 |
| 第二章 基本控制方程及非结构有限体积离散方法 |
| 2.1 积分形式控制方程 |
| 2.2 密度基求解器离散方法 |
| 2.2.1 对流通量离散 |
| 2.2.2 粘性通量离散 |
| 2.2.3 时间推进格式 |
| 2.3 压力基求解器离散方法 |
| 2.3.1 动量方程离散 |
| 2.3.2 Rhie-Chow插值 |
| 2.3.3 压力修正方程推导 |
| 2.3.4 SIMPLE算法 |
| 2.3.5 PRIME算法 |
| 2.3.6 PISO算法 |
| 第三章 非结构有限体积算法边界条件研究 |
| 3.1 特征虚拟单元方法在非结构网格上的推广 |
| 3.1.1 结构网格特征虚拟单元方法回顾 |
| 3.1.2 基于非结构单元中心型有限体积算法的推广 |
| 3.2 精度保持弱施加边界条件 |
| 3.3 简单虚拟单元边界条件 |
| 3.4 算例验证 |
| 3.4.1 无壁面流动 |
| 3.4.2 带壁面流动 |
| 3.5 粘性流动边界条件研究 |
| 3.5.1 边界面离散算法 |
| 3.5.2 边界条件处理 |
| 3.5.3 粘性流动算例测试 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 (?)-f湍流模型及其在定常问题中的应用 |
| 4.1 湍流模型基本控制方程 |
| 4.1.1 (?)-f湍流模型 |
| 4.1.2 一方程SA模型 |
| 4.2 湍流模型方程时间推进算法 |
| 4.2.1 隐式算子构造一般形式推导 |
| 4.2.2 对流项隐式算子构造 |
| 4.2.3 粘性项隐式算子构造 |
| 4.2.4 源项隐式算子构造 |
| 4.2.5 隐式LU-SGS时间推进 |
| 4.3 定常湍流问题验证与确认 |
| 4.3.1 湍流平板边界层 |
| 4.3.2 NACA0012翼型绕流 |
| 4.3.3 弯曲管道流动 |
| 4.3.4 翼型尾迹流动 |
| 4.3.5 周期山流动 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于(?)-f湍流模型的延迟分离涡模型研究及其在壁湍流模拟中的应用 |
| 5.1 Jee-Shariff发展的基于(?)-f湍流模型的延迟分离涡模型 |
| 5.2 (?)-f延迟分离涡模型改进 |
| 5.2.1 数值计算稳定性改进 |
| 5.2.2 模型常数标定 |
| 5.2.3 模型分辨率提高 |
| 5.3 改进(?)-f延迟分离涡模型在壁湍流中的应用 |
| 5.3.1 不同雷诺数下的平面槽道流动 |
| 5.3.2 曲面槽道流动 |
| 5.3.3 周期山流动 |
| 5.3.4 带肋槽道流动 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 改进(?)-f分离涡模型在钝体绕流问题中的应用 |
| 6.1 圆柱绕流 |
| 6.1.1 算法及模型 |
| 6.1.2 计算域及网格 |
| 6.1.3 统计窗口设置 |
| 6.1.4 网格影响研究 |
| 6.1.5 流场分析 |
| 6.2 双方柱绕流 |
| 6.2.1 计算域及网格 |
| 6.2.2 算法及模型 |
| 6.2.3 结果分析 |
| 6.3 小结 |
| 第七章 本文工作总结及展望 |
| 7.1 本文主要工作及创新点 |
| 7.2 关于下一步工作的思考 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录 A槽道流动速度场初始化及压力驱动源项计算 |
| A.1速度场初始化 |
| A.2压力驱动源项计算 |
（5）叶轮机械非定常流动及气动弹性计算（论文提纲范文）
| 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 叶轮机械非定常流动数值研究进展 |
| 1.2.2 叶轮机械气动弹性力学数值研究进展 |
| 1.2.3 气体动理学格式研究进展 |
| 1.3 本文的主要研究工作和内容安排 |
| 第二章 叶轮机械定常/非定常流动数值模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 N–S方程数值求解 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 有限体积法离散 |
| 2.2.3 空间离散格式 |
| 2.2.4 时间离散格式 |
| 2.2.5 湍流模型 |
| 2.2.6 边界条件 |
| 2.2.7 加速收敛措施 |
| 2.3 叶轮机械非定常流动模拟 |
| 2.3.1 非定常N–S方程时间精确求解 |
| 2.3.2 叶片振动引起的动边界问题模拟 |
| 2.3.3 动静叶排干扰模拟 |
| 2.4 算例验证 |
| 2.4.1 亚声速离心式压气机LSCC定常流场 |
| 2.4.2 Rotor67 跨声速风扇转子定常流场 |
| 2.4.3 轴流式Aachen1.5 级涡轮非定常流场 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 叶轮机械静气动弹性计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 冷态至热态问题(静气弹正问题) |
| 3.2.1 计算方法 |
| 3.2.2 算例分析 |
| 3.3 热态至冷态问题(静气弹反问题) |
| 3.3.1 计算方法 |
| 3.3.2 算例分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于能量法的振荡叶片流场和颤振计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 叶间相位角问题 |
| 4.3 相位延迟类方法 |
| 4.3.1 相位延迟思想 |
| 4.3.2 直接存储法 |
| 4.3.3 形修正法 |
| 4.3.4 双通道形修正法 |
| 4.4 算例验证 |
| 4.4.1 二维标准振荡叶栅模型STCF |
| 4.4.2 三维无粘平板振荡叶栅 |
| 4.4.3 Rotor67 振荡风扇叶片 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于CFD/CSD耦合的时域法颤振计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CFD/CSD耦合时域法 |
| 5.3 Rotor67 风扇转子叶片颤振计算 |
| 5.4 某风扇叶片失速颤振计算 |
| 5.4.160 %转速 |
| 5.4.280 %转速 |
| 5.4.3100 %转速 |
| 5.4.4 失速颤振简析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 时域法在叶轮机械复杂颤振问题中的应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 考虑叶间相位角的时域法颤振计算分析 |
| 6.2.1 计算方案 |
| 6.2.2 算例分析 |
| 6.2.3 能量法和时域法的比较 |
| 6.3 考虑带阻尼凸肩的叶片时域法颤振计算分析 |
| 6.3.1 计算模型 |
| 6.3.2 计算方案 |
| 6.3.3 计算结果与分析 |
| 6.4 多排叶片时域法颤振计算分析 |
| 6.4.1 计算方案 |
| 6.4.2 计算模型 |
| 6.4.3 计算结果及分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 气体动理学格式及在其叶轮机械非定常流动中的应用探索 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 旋转坐标系下的GKS |
| 7.2.1 BGK方程建立 |
| 7.2.2 BGK方程求解 |
| 7.2.3 数值通量计算 |
| 7.2.4 算例验证 |
| 7.3 动网格系统下的GKS |
| 7.3.1 数值方法 |
| 7.3.2 算例验证 |
| 7.4 隐式JFNK–GKS |
| 7.4.1 Newton–Krylov方法 |
| 7.4.2 GMRES算法及收敛准则 |
| 7.4.3 Jacobian–Free方法 |
| 7.4.4 预处理 |
| 7.4.5 算例验证 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 主要研究工作和结论 |
| 8.2 本文的主要创新点 |
| 8.3 研究存在的不足及后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
| 附录 A Maxwellian分布函数的矩 |
| 附录 B 带LUSGS预处理的GMRES算法流程161 |
（6）基于虚拟网格和梯度增量level set方法的流固耦合算法研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 流固耦合研究现状 |
| 1.2.1 流固耦合数值方法综述 |
| 1.2.2 流固耦合系统求解算法 |
| 1.3 基于固定网格的流固耦合计算方法 |
| 1.3.1 处理动边界的浸入边界法 |
| 1.3.2 Level set自由捕捉方法 |
| 1.3.3 直角网格方法在海洋工程中应用 |
| 1.4 柔性多体动力响应计算方法 |
| 1.5 本文研究内容及创新点 |
| 第2章 数值求解不可压缩Navier-Stokes方程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学模型 |
| 2.3 空间离散 |
| 2.3.1 对流项离散 |
| 2.3.2 粘性项离散 |
| 2.4 方程求解 |
| 2.4.1 分步法 |
| 2.4.2 Possion方程求解 |
| 2.5 边界条件 |
| 2.5.1 速度边界条件 |
| 2.5.2 压力边界条件 |
| 2.6 数值验证 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 基于虚拟网格法的动边界流动计算 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 浸入界面追踪 |
| 3.2.1 基于RBF的物面表示 |
| 3.2.2 网格属性识别 |
| 3.3 虚拟网格重构 |
| 3.3.1 RBF重构虚拟网格 |
| 3.3.2 界面重构格式比较 |
| 3.3.3 表面力计算 |
| 3.4 面积分数表示方法 |
| 3.4.1 压力泊松方程修正 |
| 3.4.2 面积分数计算 |
| 3.5 预测修正强耦合求解策略 |
| 3.6 数值验证 |
| 3.6.1 静止球体或非球体绕流 |
| 3.6.2 静水中圆柱纵向振荡 |
| 3.6.3 水翼振荡 |
| 3.6.4 渠道中圆盘自由下落 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 基于GALS方法的自由表面捕捉 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于level set的两相流模型 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 经典level set方法 |
| 4.2.3 梯度增量level set方法 |
| 4.3 数值求解GALS方程 |
| 4.3.1 广义CIR方法 |
| 4.3.2 Hermite立方插值 |
| 4.4 基于GALS法的两相流求解 |
| 4.4.1 Lagrange多项式速度插值 |
| 4.4.2 窄带域再初始化 |
| 4.4.3 时间约束条件 |
| 4.5 气液固三相界面处理 |
| 4.6 数值验证 |
| 4.6.1 二维矩形液舱晃荡 |
| 4.6.2 规则波浪生成和传播 |
| 4.6.3 三维溃坝 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 ANCF求解器开发和变形响应计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元方程推导 |
| 5.2.1 节点坐标描述 |
| 5.2.2 惯性力和外力计算 |
| 5.2.3 弹性力和虚功方程 |
| 5.2.4 非线性方程求解 |
| 5.3 梁单元模型 |
| 5.3.1 二维ANCF剪切梁单元 |
| 5.3.2 三维ANCF剪切梁单元 |
| 5.3.3 三维ANCF悬链线单元 |
| 5.4 柔性界面质点重构方法 |
| 5.5 算例验证 |
| 5.5.1 悬臂梁大变形 |
| 5.5.2 柔性单摆自由下落 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 三维波浪结构物的耦合作用研究 |
| 6.1 液舱晃荡概述 |
| 6.2 长方体大幅晃荡 |
| 6.2.1 算例验证 |
| 6.2.2 激励频率影响 |
| 6.2.3 横隔板的影响 |
| 6.3 三维菱形液舱晃荡 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 柔性边界流固耦合相互作用 |
| 7.1 概述 |
| 7.2 均匀流中柔性水翼的振荡 |
| 7.2.1 单个柔性水翼振荡 |
| 7.2.2 并列布置的两柔性水翼振荡 |
| 7.3 柔性丝带的流致振荡 |
| 7.3.1 单个柔性丝带的流致振荡 |
| 7.3.2 并列布置两柔性丝带的流致振荡 |
| 7.4 小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 展望及建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间获得的科研成果 |
（7）高超声速飞行器气动外形一体化设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 高超声速飞行器的研究意义 |
| 1.2 高超声速飞行器设计技术发展现状 |
| 1.2.1 总体设计技术发展现状 |
| 1.2.2 气动外形设计方法发展现状 |
| 1.3 高超声速飞行器气动外形设计要点 |
| 1.3.1 设计目标与约束 |
| 1.3.2 几何参数化建模 |
| 1.3.3 气动特性评估方法 |
| 1.3.4 优化算法与模型 |
| 1.3.5 气动外形设计策略 |
| 1.4 本文主要研究工作 |
| 2 高超声速内收缩进气道综合性能一体化设计 |
| 2.1 高超声速内收缩进气道设计要点 |
| 2.2 原准流场优化设计方法 |
| 2.2.1 原准流场求解方法 |
| 2.2.2 原准流场优化设计模型与算法 |
| 2.2.3 原准流场优化设计结果及分析 |
| 2.3 唇口形状优化设计方法 |
| 2.3.1 唇口形状参数化表达 |
| 2.3.2 内收缩进气道无粘阻力预测 |
| 2.3.3 唇口形状优化设计模型 |
| 2.3.4 唇口形状优化设计结果与分析 |
| 2.4 内收缩进气道实用化设计方法 |
| 2.4.1 与发动机入口的匹配设计方法 |
| 2.4.2 对粘性流动的适应性设计方法 |
| 2.5 内收缩进气道性能评估与分析 |
| 2.5.1 数值模拟方法 |
| 2.5.2 设计点条件下无粘流动特性分析 |
| 2.5.3 进气道粘性流动特性分析 |
| 2.5.4 来流速度对进气道性能的影响 |
| 2.5.5 攻角对进气道性能的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 高超声速飞行器后体与尾喷管一体化设计 |
| 3.1 后体与尾喷管一体化设计要点 |
| 3.2 高超声速流动分区空间推进算法 |
| 3.2.1 计算区域的空间划分 |
| 3.2.2 计算活跃区内流动数值模拟方法 |
| 3.2.3 边界条件处理 |
| 3.2.4 验证算例 |
| 3.2.5 空间划分参数选取分析 |
| 3.3 典型设计构型 |
| 3.3.1 优化设计模型 |
| 3.3.2 设计结果及其性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 高超声速巡航飞行器机体与进气道一体化设计 |
| 4.1 高超声速巡航飞行器气动外形设计要点 |
| 4.2 无进气道气动外形优化设计 |
| 4.2.1 气动外形几何参数化建模 |
| 4.2.2 高超声速气动力特性快速预测 |
| 4.2.3 气动外形优化设计流程及结果 |
| 4.3 内收缩进气道形面设计 |
| 4.3.1 内收缩进气道原准流场设计 |
| 4.3.2 唇口形状设计准则 |
| 4.4 机体与进气道一体化气动外形设计 |
| 4.4.1 无进气道气动外形预处理方法 |
| 4.4.2 一体化气动外形几何建模方法 |
| 4.5 高超声速巡航飞行器气动性能评估与分析 |
| 4.5.1 数值模拟方法与验证 |
| 4.5.2 基本流动特性分析 |
| 4.5.3 来流速度对飞行器气动性能的影响 |
| 4.5.4 攻角对飞行器气动性能的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 高超声速乘波构型飞行器宽速域一体化设计 |
| 5.1 高超声速乘波构型设计要点 |
| 5.2 密切锥乘波构型设计方法 |
| 5.2.1 典型密切锥乘波构型设计方法 |
| 5.2.2 后掠角可控乘波构型设计方法 |
| 5.3 平面形状可控的乘波构型设计方法 |
| 5.3.1 设计参数几何关系 |
| 5.3.2 锥形流场计算方法 |
| 5.3.3 乘波构型设计流程 |
| 5.4 平面形状可控的乘波构型设计与性能分析 |
| 5.4.1 基于FCC-PSC的设计实例 |
| 5.4.2 基于ICC-PSC的设计实例 |
| 5.4.3 气动性能分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文主要工作 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（8）增升装置的非定常地面效应数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 地面效应的研究进展 |
| 1.2.1 地面效应空气动力学 |
| 1.2.2 增升装置地面效应 |
| 1.3 动边界问题数值模拟的研究进展 |
| 1.4 本文的工作 |
| 第二章 ALE系统中非定常N-S方程求解及D-GCL改进 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 定常N-S方程求解 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 空间离散 |
| 2.2.3 时间离散 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.2.5 湍流模型 |
| 2.2.6 加速收敛措施 |
| 2.3 非定常N-S方程求解 |
| 2.3.1 控制方程 |
| 2.3.2 双时间推进 |
| 2.4 一种新的几何守恒律离散方法 |
| 2.4.1 几何守恒律 |
| 2.4.2 累积误差 |
| 2.4.3 几何守恒律离散方法及误差分析 |
| 2.4.4 数值算例 |
| 2.1 本章小结 |
| 第三章 增升装置的定常地面效应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单段翼型定常地面效应 |
| 3.2.1 地面边界条件的影响 |
| 3.2.2 单段翼型定常地面效应 |
| 3.3 多段翼型定常地面效应 |
| 3.3.1 数值验证 |
| 3.3.2 多段翼型定常地面效应 |
| 3.4 单段机翼定常地面效应 |
| 3.4.1 数值验证 |
| 3.4.2 定常地面效应对单段机翼气动力的影响 |
| 3.4.3 单段机翼展向流动受地面效应的影响分析 |
| 3.5 带增升装置的翼身组合体的定常地面效应 |
| 3.5.1 数值验证 |
| 3.5.2 定常地面效应对飞机气动力的影响 |
| 3.5.3 机身周围流场受地面效应的影响分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 基于改进谢别德插值法的动网格技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 改进谢别德插值法 |
| 4.3 基于改进谢别德方法的动网格技术 |
| 4.3.1 无限插值方法 |
| 4.3.2 网格变形技术 |
| 4.3.3 动网格生成实例 |
| 4.4 包含局部重构的动网格技术 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 增升装置着陆过程中的非定常地面效应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 动网格对匀速下落翼型非定常气动力的影响 |
| 5.2.1 定常、准定常、非定常地面效应定义 |
| 5.2.2 动网格对匀速下落翼型非定常气动力的影响 |
| 5.3 单段翼型非定常地面效应 |
| 5.3.1 验证算例 |
| 5.3.2 非定常地面效应对单段翼型气动力的影响 |
| 5.3.3 单段翼型非定常地面效应与定常/准定常地面效应的对比 |
| 5.3.4 非定常地面效应对单段翼型绕流的影响分析 |
| 5.4 多段翼型的非定常地面效应 |
| 5.4.1 非定常地面效应对多段翼型气动力的影响 |
| 5.4.2 多段翼型非定常地面效应与定常/准定常地面效应的对比 |
| 5.4.3 非定常地面效应对多段翼型绕流的影响分析 |
| 5.5 单段机翼的非定常地面效应 |
| 5.5.1 非定常地面效应对单段机翼气动力的影响 |
| 5.5.2 单段机翼非定常地面效应与定常/准定常地面效应的对比 |
| 5.5.3 非定常地面效应对单段机翼绕流的影响分析 |
| 5.6 带增升装置的翼身组合体的非定常地面效应 |
| 5.6.1 非定常地面效应对飞机气动力的影响 |
| 5.6.2 飞机非定常地面效应与定常/准定常地面效应的对比 |
| 5.6.3 非定常地面效应对飞机绕流的影响分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 增升装置的收放过程数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 多段翼型的打开收起过程数值模拟 |
| 6.2.1 计算模型 |
| 6.2.2 襟翼打开过程数值模拟 |
| 6.2.3 襟翼收起过程数值模拟 |
| 6.3 三维增升装置的打开过程数值模拟 |
| 6.3.1 计算模型 |
| 6.3.2 计算结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文主要工作和贡献 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 后续研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 航空叶轮机技术发展态势 |
| 1.2.1 设计方法体系发展 |
| 1.2.2 设计理念与思路转变 |
| 1.2.3 设计及性能指标提升 |
| 1.2.4 气动热力学疑题与未来发展 |
| 1.3 航空叶轮机CFD发展 |
| 1.3.1 物理模型 |
| 1.3.2 湍流模拟 |
| 1.3.3 数值方法 |
| 1.4 航空叶轮机气动优化发展 |
| 1.4.1 气动优化方法回顾 |
| 1.4.2 伴随优化方法发展 |
| 1.4.3 叶轮机伴随优化发展 |
| 1.5 小结 |
| 1.6 论文工作 |
| 1.6.1 研究目标 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 基于非结构网格的叶轮机流场数值求解方法 |
| 2.1 流动控制方程及其封闭 |
| 2.1.1 任意拉格朗日-欧拉形式的RANS方程 |
| 2.1.2 湍流模型 |
| 2.1.3 无量纲化 |
| 2.2 流动控制方程的空间离散方法 |
| 2.2.1 基于节点的有限体积方法 |
| 2.2.2 对流输运通量构造 |
| 2.2.3 梯度重构 |
| 2.2.4 粘性通量 |
| 2.3 流动控制方程的时间推进方法 |
| 2.3.1 定常流动求解 |
| 2.3.2 非定常流动求解 |
| 2.4 线性方程求解方法 |
| 2.5 初/边值条件 |
| 2.5.1 初始条件 |
| 2.5.2 边界条件 |
| 2.6 流场收敛加速技术 |
| 2.6.1 当地时间步长 |
| 2.6.2 多重网格 |
| 2.7 基于多块网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.7.1 多块结构网格生成方法 |
| 2.7.2 基于结构化网格切分的非结构网格生成方法 |
| 2.8 网格生成程序改编及与流动求解程序开发 |
| 2.8.1 开发环境及语言 |
| 2.8.2 参数化与网格生成程序TurboPara&Gen流程 |
| 2.8.3 流动求解程序TurboSim(un)流程 |
| 2.8.4 TurboSim(un)并行方法 |
| 2.9 小结 |
| 第三章 非结构网格流场模拟校验 |
| 第一部分 数值方法基础校验 |
| 3.1 激波管流动 |
| 3.1.1 案例介绍 |
| 3.1.2 计算设置 |
| 3.1.3 结果与分析 |
| 3.2 平板层流流动 |
| 3.2.1 案例介绍 |
| 3.2.2 计算设置 |
| 3.2.3 结果与分析 |
| 3.3 平板湍流流动 |
| 3.3.1 案例介绍 |
| 3.3.2 计算设置 |
| 3.3.3 结果与分析 |
| 3.4 圆柱绕流 |
| 3.4.1 案例介绍 |
| 3.4.2 计算设置 |
| 3.4.3 结果与分析 |
| 第二部分 叶轮机流场计算校验 |
| 3.5 Goldman涡轮叶栅 |
| 3.5.1 案例介绍 |
| 3.5.2 案例设置 |
| 3.5.3 结果与分析 |
| 3.6 NASA Rotor67 |
| 3.6.1 案例介绍 |
| 3.6.2 案例设置 |
| 3.6.3 结果与分析 |
| 3.7 NASA Stage35 |
| 3.7.1 案例介绍 |
| 3.7.2 案例设置 |
| 3.7.3 结果与分析 |
| 3.8 小结 |
| 第四章 叶轮机离散型伴随优化方法 |
| 4.1 伴随方法基础理论 |
| 4.2 离散型伴随场数值求解方法 |
| 4.3 伴随优化方法 |
| 4.3.1 目标函数 |
| 4.3.2 参数化方法 |
| 4.3.3 敏感性计算 |
| 4.3.4 优化方法 |
| 4.3.5 网格变形 |
| 4.4 TurboAdjD程序开发 |
| 4.5 叶轮机伴随优化系统开发 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 叶轮机离散型伴随优化方法验证 |
| 第一部分 外流伴随优化验证 |
| 5.1 外流机翼优化设计 |
| 5.1.1 案例介绍 |
| 5.1.2 计算与优化设置 |
| 5.1.3 优化验证 |
| 5.1.4 结果分析 |
| 第二部分 叶轮机内流伴随优化验证 |
| 5.2 Goldman涡轮叶栅 |
| 5.2.1 案例介绍 |
| 5.2.2 计算与优化设置 |
| 5.2.3 反问题验证 |
| 5.2.4 正问题模式优化 |
| 5.3 NASA Rotor67 |
| 5.3.1 案例介绍 |
| 5.3.2 计算与优化设置 |
| 5.3.2 反问题验证 |
| 5.3.4 正问题模式优化 |
| 5.4 NASA Stage35 |
| 5.4.1 案例介绍 |
| 5.4.2 计算与优化设置 |
| 5.4.3 反问题验证 |
| 5.4.4 正问题模式优化 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 内流通道全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.1 内流通道全三维一体化参数化优化趋势分析 |
| 6.2 单边膨胀喷管全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.2.1 单边膨胀喷管优化设计及其构型发展 |
| 6.2.2 原型设计 |
| 6.2.3 评估方法及设置 |
| 6.2.4 结果分析与潜力评估 |
| 6.3 GOLDMAN环形叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.3.1 评估案例 |
| 6.3.2 评估方法及设置 |
| 6.3.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.4 NACA65叶栅全三维一体化参数化优化潜力评估 |
| 6.4.1 评估案例 |
| 6.4.2 评估方法及设置 |
| 6.4.3 结果分析与潜力评估 |
| 6.5 小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）非定常流动数值模拟的显隐混合时间格式及结构动网格生成方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 非定常流动数值模拟方法研究现状与进展 |
| 1.2.2 动网格生成方法研究现状与进展 |
| 1.3 本文的工作 |
| 第二章 有限体积法及其数值求解格式 |
| 2.1 控制方程 |
| 2.1.1 直角坐标下的Navier-Stokes方程 |
| 2.1.2 一般曲线坐标下的Navier-Stokes方程 |
| 2.1.3 控制方程的无量纲化 |
| 2.1.4 薄层近似 |
| 2.2 有限体积法 |
| 2.3 空间离散格式 |
| 2.3.1 Roe格式 |
| 2.3.2 van Leer格式 |
| 2.3.3 MUSCL方法与限制器函数 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.4.1 固壁边界(1)——无粘流动 |
| 2.4.2 固壁边界(2)——粘性流动 |
| 2.4.3 远场边界 |
| 2.4.4 对称边界 |
| 2.4.5 块对接边界 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 显隐混合时间积分法研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 常用时间离散格式 |
| 3.2.1 显式时间离散及其时间积分 |
| 3.2.2 隐式时间离散的一般形式 |
| 3.2.3 隐式格式的LU-SGS积分法 |
| 3.2.4 双时间步方法的隐式时间离散 |
| 3.2.5 几何守恒律 |
| 3.3 (一阶)显隐混合时间离散格式 |
| 3.3.1 算法的导出 |
| 3.3.2 算法实现 |
| 3.3.3 (一阶)显隐混合时间验证算例 |
| 3.4 时间精确(二阶)显隐混合时间离散格式 |
| 3.4.1 算法构造 |
| 3.4.2 对分割面位置Js值选择的一些考虑 |
| 3.4.3 时间步长的选择 |
| 3.4.4 格式的稳定性分析 |
| 3.5 (二阶)格式验证算例(1):圆柱绕流 |
| 3.5.1 网格收敛性研究 |
| 3.5.2 算法计算效率研究 |
| 3.5.3 算法在不同雷诺数条件下的验证 |
| 3.5.4 格式的时间精度研究 |
| 3.6 (二阶)格式验证算例(2):球体绕流 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 基于求解偏微分方程的结构动网格生成方法研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 椭圆型网格生成法简介 |
| 4.3 动网格生成算法 |
| 4.3.1 源项的获取 |
| 4.3.2 动网格生成求解过程 |
| 4.4 动网格生成算法验证算例 |
| 4.4.1 带平移和转动的NACA0012 翼型动网格生成 |
| 4.4.2 绕俯仰振荡翼型NACA0012 的非定常无粘跨音速流动 |
| 4.4.3 再入返回舱(OREX)的俯仰振荡 |
| 4.4.4 三段翼后缘襟翼振荡的非定常流动粘性解 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要研究成果和结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录 A 网格诊断函数 |
四、用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动（论文参考文献）
- [1]基于Front-tracking方法的管内多物理场多相流动特性研究[D]. 卢敏. 南昌大学, 2020(01)
- [2]基于浸入边界-格子Boltzmann通量法的椭圆柱涡激振动数值研究[D]. 吴晓笛. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [3]基于笛卡尔网格的复杂流动问题数值模拟[D]. 干雨新. 南京航空航天大学, 2019(01)
- [4]非结构有限体积算法边界条件研究及其在分离涡模拟中的应用[D]. 董义道. 国防科技大学, 2018(01)
- [5]叶轮机械非定常流动及气动弹性计算[D]. 周迪. 南京航空航天大学, 2019(01)
- [6]基于虚拟网格和梯度增量level set方法的流固耦合算法研究及应用[D]. 辛建建. 武汉理工大学, 2018(07)
- [7]高超声速飞行器气动外形一体化设计方法研究[D]. 王骥飞. 西北工业大学, 2018(02)
- [8]增升装置的非定常地面效应数值模拟[D]. 朱一西. 南京航空航天大学, 2017(01)
- [9]叶轮机气动外形离散型伴随优化系统开发与研究[D]. 宋红超. 北京理工大学, 2017(02)
- [10]非定常流动数值模拟的显隐混合时间格式及结构动网格生成方法研究[D]. 卢凤翎. 国防科技大学, 2017(02)