可压缩流的浸入边界法研究及应用
本文基于不可压缩粘流的扩散界面浸入边界法的思想，提出了适用于可压缩粘流的扩散界面浸入边界法，并详细描述了如何对所有流动变量的修正更新。为了验证提出的方法的可行性和有效性，本文数值模拟了经典的复杂组合翼型绕流。在自然界和实际工程应用中，动边界问题是普遍存在的，所以本文也利用该方法对运动边界问题进行了数值模拟，包括旋转和振荡圆柱绕流、谐波振荡翼型绕流以及串列旋转双圆柱等问题。旋转和振荡圆柱绕流验证了本文提出的方法在解决运动边界问题上的能力；通过对NACA0012翼型在低雷诺数下谐波振荡的模拟，得到了动失速特征和趋势；通过对串列的双圆柱在不同旋转方式和不同旋转速度下的模拟，发现了上游圆柱对下游圆柱的升力系数有促进作用，阻力系数则无影响。 同时，本文还发展了一种适用于模拟带有纽曼边界条件的浸入边界法。在扩散界面浸入边界法中，对纽曼边界条件的处理远复杂于狄利克雷边界条件。为了克服这个困难，在修正步中，对于温度场，由于给定的是纽曼（热通量）边界条件，本文通过添加外延辅助层的思想结合隐式速度修正的概念进行温度修正。通过这样的处理，成功地解决了带有纽曼边界条件的变量修正更新。为了验证该算法，本文数值模拟了一些经典算例，包括从亚音速到超音速的圆柱绕流，不同马赫数、攻角以及雷诺数下的NACA0012翼型绕流。计算结果与已有文献的数据结果均吻合较好。通过算例的验证对比，证实了当前发展的方法在模拟带有纽曼边界条件的可压缩流方面的能力。
可压缩流;浸入边界法;数值模拟
南京航空航天大学
硕士
流体力学
舒昌
2020
中文
O357.5
2021-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）