計(jì)算流體力學(xué)典型算例

計(jì)算流體力學(xué)典型算例黎曼問(wèn)題2、對(duì)二維矩形流場(chǎng)的網(wǎng)格化（結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格）圖1.1流場(chǎng)初始網(wǎng)格1、采用的差分方法：有限體積TVD方法P=1,T=1P=10,T=1第2頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天黎曼問(wèn)題3、計(jì)算結(jié)果圖1.2時(shí)間t=0.13時(shí)的變量曲線圖壓強(qiáng)密度速度第3頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天激波尖劈反射1.流動(dòng)模型垂直于x方向、起始馬赫數(shù)為MS的正激波與尖劈角為

的尖劈相遇，可能發(fā)生的激波反射形式有。(a)正規(guī)反射，(b)單馬赫反射，(c)復(fù)雜馬赫反射，(d)雙馬赫反射。第4頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天激波尖劈反射2.數(shù)值方法分別采用

(1).WAF(WeightedAverageFlux)格式(參看6.2~6.3)；

(2).PLM(Piece-WiseLinearMethod)格式(參看6.4.3)

計(jì)算網(wǎng)格為CHIMERA自適應(yīng)網(wǎng)格。3.計(jì)算結(jié)果

計(jì)算域：25.016.5（x-y平面）激波起始位置x=4.0

尖劈位置x=4.69

環(huán)境參數(shù)：

a=1.225kg/m3,pa=101325Pa,

ua=0,va=0

WAF和PLM方法的計(jì)算結(jié)果如圖所示第5頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天M

s=1.7,

=25°;(a)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，(b)矩形網(wǎng)格等密度線，(c)輸出時(shí)的自適應(yīng)網(wǎng)格，(d)自適應(yīng)網(wǎng)格等密度線第6頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天M

s=1.2,

=30°;WAF格式數(shù)值模擬結(jié)果密度壓力速度第7頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天密度壓力M

s=1.2,

=30°;PLM格式數(shù)值模擬結(jié)果第8頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天噴口出流問(wèn)題1、控制方程第9頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天噴口出流問(wèn)題2、采用的差分方法：MUSCL有限元方法3、計(jì)算模型及對(duì)流場(chǎng)的網(wǎng)格化圖3.1計(jì)算模型圖3.2流場(chǎng)初始網(wǎng)格P=1,T=1P=10,T=1第10頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、計(jì)算結(jié)果圖3.3在不同時(shí)間段的網(wǎng)格與流場(chǎng)圖(a)t=0.01(b)t=0.02(c)t=0.06(d)t=0.1第11頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶運(yùn)動(dòng)邊界的黎曼問(wèn)題1、控制方程第12頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶運(yùn)動(dòng)邊界的黎曼問(wèn)題2、差分方法：MUSCL有限元方法3、計(jì)算網(wǎng)格圖4.1計(jì)算模型圖4.2流場(chǎng)初始網(wǎng)格P=1T=1P=10T=1第13頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天4.計(jì)算結(jié)果——圖4.3在不同時(shí)間段的網(wǎng)格與流場(chǎng)圖(a)t=0.01(b)t=0.14(c)t=0.26(d)t=0.4第14頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天底排裝置內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬1.數(shù)學(xué)模型第15頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天底排裝置內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬2.差分格式——有限體積TVD第16頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天底排裝置內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬3.計(jì)算結(jié)果參看圖1（a），整個(gè)計(jì)算域包括燃燒室和噴管，燃燒室內(nèi)裝有長(zhǎng)75mm的單孔管狀藥。整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，燃燒面僅為藥柱內(nèi)孔表面，其它表面包覆。藥柱內(nèi)孔是唯一的燃?xì)馔ǖ?。噴管為圓柱形，內(nèi)徑44mm，長(zhǎng)15mm。網(wǎng)格布置如圖5.1（b）所示，噴管內(nèi)軸向布置15層、徑向布置22層網(wǎng)格。燃燒室內(nèi)燃?xì)馔ǖ?，軸向布置75層網(wǎng)格，徑向網(wǎng)格層數(shù)隨燃燒過(guò)程延續(xù)而逐步增加，燃燒開(kāi)始時(shí)為25層，結(jié)束時(shí)最大達(dá)到60層。地面非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下底排裝置內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果如圖5.2~圖5.7所示。第17頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.1底排裝置內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算模型第18頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.2（a）壓力分布圖,徑向網(wǎng)格數(shù)為25時(shí)第19頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.2（b）密度分布圖,徑向網(wǎng)格數(shù)為25時(shí)第20頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.3（a）等壓線,徑向網(wǎng)格數(shù)為25時(shí)第21頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.3（b）等密度線,徑向網(wǎng)格數(shù)為50時(shí)第22頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.4流場(chǎng)速度矢量圖，徑向網(wǎng)格數(shù)為25時(shí)第23頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5（a）壓力分布圖,徑向網(wǎng)格數(shù)為50時(shí)第24頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.5（b）密度分布圖,徑向網(wǎng)格數(shù)為50時(shí)第25頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.6（a）等壓線,徑向網(wǎng)格數(shù)為50時(shí)第26頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.6（b）等密度線,徑向網(wǎng)格數(shù)為50時(shí)第27頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖5.7流場(chǎng)速度矢量圖，徑向網(wǎng)格數(shù)為50時(shí)第28頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶有噴嘴的后臺(tái)階超音速粘性流圖6.1計(jì)算模型1、控制方程二維非定常Navier-Stokes方程2、MacCormack格式（參看5.2）3、計(jì)算模型第29頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶有噴嘴的后臺(tái)階超音速粘性流4、計(jì)算結(jié)果圖6.2流場(chǎng)速度矢量圖（無(wú)H2噴射）第30頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶有噴嘴的后臺(tái)階超音速粘性流圖6.3流場(chǎng)速度矢量圖（帶H2噴射）第31頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶有噴嘴的后臺(tái)階超音速粘性流圖6.4等馬赫數(shù)圖（帶H2噴射）第32頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天帶有噴嘴的后臺(tái)階超音速粘性流圖6.5等馬赫數(shù)圖（無(wú)H2噴射）第33頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣固兩相化學(xué)反應(yīng)流1、流動(dòng)模型圖7.1流動(dòng)模型第34頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣固兩相化學(xué)反應(yīng)流2、控制方程第35頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天氣固兩相化學(xué)反應(yīng)流3、數(shù)值方法(PSIC,氣相PLM)第36頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、計(jì)算結(jié)果圖7.2顆粒表面溫度變化規(guī)律第37頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7.3顆粒內(nèi)部溫度分布規(guī)律第38頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天圖7.4點(diǎn)火延遲與入射激波馬赫數(shù)關(guān)系第39頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播1.數(shù)學(xué)模型第40頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播2.數(shù)值方法(a).FCT(flux-correctedtransport)

差分格式；(b).算子分裂法處理源項(xiàng)。3.計(jì)算結(jié)果不同時(shí)刻的爆轟波結(jié)構(gòu)視圖如圖2~圖7所示，各視圖的透視方向如圖1所示。第41頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.1本例圖示說(shuō)明第42頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.2壓力梯度和密度梯度，t=65.0第43頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.3壓力梯度和密度梯度，t=65.4第44頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.4壓力梯度和密度梯度，t=65.8第45頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.5壓力梯度和密度梯度，t=66.2第46頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.6壓力梯度和密度梯度，t=66.6第47頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天三維爆轟波的精細(xì)結(jié)構(gòu)與傳播圖8.7壓力梯度和密度梯度，t=66.9第48頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.1由邊界點(diǎn)分布自動(dòng)生成網(wǎng)格，

=1.0，

=10.0第49頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.2由邊界點(diǎn)分布自動(dòng)生成網(wǎng)格，

=1.0，

=0.1第50頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.3利用源自動(dòng)生成網(wǎng)格，圖示初始網(wǎng)格，4個(gè)點(diǎn)源、一個(gè)線源和2個(gè)點(diǎn)源加一個(gè)線源自動(dòng)生成的網(wǎng)格。第51頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.4利用背景網(wǎng)格自動(dòng)生成的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。第52頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.5形狀為長(zhǎng)方體的表面網(wǎng)格。第53頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.6形狀為圓柱體的表面網(wǎng)格。第54頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.7兩個(gè)長(zhǎng)方體相套并在自適應(yīng)后的表面網(wǎng)格。第55頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.8圖9.7中用垂直于x軸的平面作截面時(shí)的網(wǎng)格圖。第56頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.9圖9.7中用垂直于y

軸的平面作截面時(shí)的網(wǎng)格圖。第57頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)圖9.10圖9.7中用垂直于z

軸的平面作截面時(shí)的網(wǎng)格圖。第58頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天自適應(yīng)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算例1——沖擊波場(chǎng)模擬圖10.1起始網(wǎng)格第59頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天自適應(yīng)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算例1——沖擊波場(chǎng)模擬圖10.2

(a)自適應(yīng)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，(b)等壓線第60頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天自適應(yīng)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算例2——物體和激波相互作用模擬圖10.3初始網(wǎng)格第61頁(yè),共64頁(yè)，2024年2月25日，星期天自適應(yīng)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格算例2——