《粘性可壓縮流體浸入邊界方法研究》是依託江蘇師範大學，由劉劍明擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：粘性可壓縮流體浸入邊界方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉劍明
- 依託單位：江蘇師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在複雜流體模擬中，浸入邊界方法能夠簡化格線生成過程，減小多尺度幾何模擬困難，方便模擬運動物體，提高傳統貼體格線代碼的可復用性等特點，但目前研究主要集中在不可壓縮流體，無粘Euler方程與中低雷諾數可壓縮層流。本課題擬研究高雷諾數複雜可壓縮流RANS方程的浸入邊界方法，並用於解決運動物體流固耦合問題的模擬。通過自適應加密技術，並行算法等得到適合三維複雜粘性流體計算的方法。其次，為了提高複雜幾何格線生成效率，克服運動物體複雜流體的模擬困難，節約實際工程問題的模擬時間，提高計算流體力學軟體的可重用性，發展有限體積格式非結構格線浸入邊界方法。最後，為了減少複雜流體計算的巨大計算量，提高計算效率，阻止解的虛擬振盪，減少計算格線數目，根據各種湍流模擬壁面函式模型，發展雷諾平均下NS方程湍流模型高雷諾數浸入邊界條件數學建模方法獲得湍流粘性係數、壁面剪下應力等以提高壁面附面層解析度
結題摘要
對複雜流體模擬，浸入邊界方法作為處理複雜外形的邊界方法，可以簡化格線生成，增加傳統貼體格線代碼的可復用性。國內外開展了很多這方面的研究，我們針對這個問題，在自適應非結構笛卡爾格線下，對可壓縮流體浸入邊界方法，主要是虛擬單元浸入邊界方法，進行了深入研究。首先，我們研究了高精度自適應笛卡爾格線方法，並結合浸入邊界方法，研究了間斷有限元複雜幾何邊界處理方法，並針對間斷有限元的特點，直接使用解多項式提出了一個新的參考點邊界處理方法；對於高階精度格式可能的數值穩定性問題，我們給出了自適應笛卡爾格線下的正保持算法，結合虛擬單元浸入邊界方法，研究了大馬赫數激波衍射等問題；對於粘性可壓縮問題，基於壁面函式，使用SST k-omega湍流模型，提出了一種模擬高雷諾數問題的浸入邊界處理方法；此外，我們還開展了自適應混合笛卡爾格線方法研究，開發了二維三維代碼，結合自適應算法，發展了渦捕捉方法，此類方法相對於非結構格線方法，具有更高的精度。
