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基于伴随方程方法的非结构网格自适应技术及应用

2011-04-07梁益华

空气动力学学报 2011年3期

李 立,白 文,梁益华

(1.中国航空工业集团公司第六三一研究所,陕西 西安 710068;2.中国航空研究院航空数值模拟技术研究应用中心,北京 100012)

0 引言

随着技术进步,计算流体力学(CFD)已成为飞行器气动力设计的例行工具和日常应用手段。但计算网格生成一直是制约CFD技术发展的一个瓶颈。通常对于复杂的计算问题,整个数据准备的70%以上工作量都被用于生成计算网格。近年来,非结构网格(尤其是非结构/结构混合网格)因其对复杂几何外形的适应能力和良好的自动生成能力,在复杂外形流场模拟中的应用受到越来越多的重视[1]。本文围绕非结构自适应网格生成技术开展研究,其目标是改进非结构网格技术在复杂流动物理流场的模拟能力。

网格自适应技术的核心是构造各种自适应探测器。不同的探测器对应不同的网格自适应方法[2]。目前,主要有两类构造自适应探测器的典型方法。一类是基于流动特征的传统方法,如采用流场变量的差量、梯度等作为探测器。该类方法普遍认为[3],流场中梯度变化大的位置对流场计算精度的影响越大。主流商业软件CFX、Fluent等所采用的策略都属此类。一类是基于敏感性分析的新兴方法,如本文研究的基于流场伴随方程的网格自适应探测器。与传统方法相比,基于伴随方程的网格自适应方法是一种基于全局后验误差估计的方法,直接建立了流场误差与目标输出(如升力、阻力和力矩等)误差的关联关系,可有效避免因错误判断加密区域导致的网格过度加密[3],提高计算效率和目标输出的计算精度[4-5],从而有效削减气动数值模拟对计算网格的敏感性。……

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