非结构动网格计算方法 及其在包含运动界面的流场模拟中的应用PDF电子书下载

第一章 引言 1

1.1有运动边界的非定常流动 1

1.2计算流体力学的研究内容简介 6

1.3含有运动边界的非定常流动数值模拟特点 7

1.3.1流场显示技术 7

1.3.2网格技术 8

1.3.3计算方法 12

1.3.4机理分析 16

1.3.5小结 20

1.4本书内容及安排 21

第二章 基本方程 23

2.1 Lagrange坐标系和Euler坐标系 23

2.2 ALE坐标系下变形动网格的控制方程 27

第三章 有限体积方法 38

3.1有限差分方法基本理论 38

3.2有限体积方法基本原理 43

3.3有限体积方法分析理论 46

3.3.1精度分析方法 46

3.3.2稳定性分析方法 54

3.4非结构网格的有限体积方法 56

3.4.1控制方程 56

3.4.2物理量的重构 57

3.4.3限制器 59

3.4.4通量计算 60

3.4.5时间离散 63

3.4.6边界条件 65

3.5有限差分方法和有限体积方法的差异 67

第四章 关于几何守恒律的讨论 71

4.1网格变形引起的非物理解及所谓几何守恒律 71

4.2几何守恒律的本质 74

第五章 非结构网格生成及变形方法 78

5.1非结构网格生成方法简介 78

5.1.1 Delaunay方法 79

5.1.2阵面推进方法 80

5.1.3四叉树／八叉树方法 81

5.2网格变形模型 81

5.2.1顶点弹簧模型 82

5.2.2弹簧倔强系数的确定[1] 84

5.2.3六面体（结构）网格的变形 86

5.3变形与重构相结合的动网格方法 87

5.3.1网格变形与网格重构相结合的应用步骤 88

5.3.2窗口边界的确定 90

5.3.3网格质量判据 91

5.3.4寻点算法 93

第六章 高精度信息传递方法 95

6.1空间插值方法传递流场信息存在的难题 95

6.2采用动网格传递流场信息 99

6.2.1基本原理 100

6.2.2一维传递方法稳定性条件 101

6.2.3二维传递方法稳定性条件 102

6.2.4三维传递方法稳定性条件 104

6.3流场信息传递方法验证算例 106

第七章 非结构网格计算程序的验证 111

7.1复杂外形的定常流动验证算例 111

7.1.1跨声速飞机标模[2] 111

7.1.2类航天飞机三维定常绕流[2] 112

7.2非定常动网格验证算例 114

7.2.1俯仰振动的NACA0012翼型绕流[1] 115

7.2.2振动矩形机翼绕流[1、2] 118

7.2.3飞船返回舱配平迎角的动态确定[1、23] 120

7.3运动物体实验和计算验证 122

7.3.1实验方案 124

7.3.2试验结果及其处理 125

7.3.3整球的敞口实验及其数值模拟 126

7.3.4小结 130

第八章 结构动力学相关基础理论 131

8.1有限自由度线性振动理论 131

8.1.1单自由度线性系统 132

8.1.2多自由度线性系统 136

8.2振动方程的数值解法 138

8.2.1力插值法 139

8.2.2运动插值法 139

8.3连续弹性体振动理论 143

第九章 多体分离动力学系统的流动模拟 147

9.1流体力学和飞行动力学耦合求解过程简介 147

9.2整流罩分离过程数值模拟 151

9.2.1两瓣方案 152

9.2.2“质心后移动态失稳抛罩”方法及验证 154

9.2.3四瓣方案 155

9.3“虚拟网格通气技术”及应用 156

9.3.1虚拟网格通气技术数值方法 157

9.3.2虚拟网格通气技术的应用[2] 159

9.4内嵌式助推器分离过程数值模拟 161

9.4.1开启进气道整流罩的压力振荡过程 164

9.4.2助推器完全脱离前前、后体的相对运动求解 166

9.4.3分离过程的数值模拟结果 169

9.5子母弹抛撒过程数值模拟 170

9.5.1抛壳过程 171

9.5.2子弹抛撒过程 172

9.6多体分离软件简介 173

第十章 阀门管道中的复杂流动模拟 174

10.1阀门数值模拟研究现状 174

10.2安溢阀门的动态特性仿真研究 181

10.2.1工作原理 181

10.2.2弹性敏感元件的结构分析 183

10.2.3整阀动态特性的流固耦合模拟 190

10.2.4部分结构参数对安溢阀门动态特性的影响分析 195

10.2.5计算发现的非正常关阀现象 197

10.3减压器的动态特性仿真研究 200

10.3.1工作原理和结构建模 201

10.3.2动态特性的流固耦合模拟 203

10.4小结 210

第十一章 化学非平衡流和爆炸现象的计算模拟 211

11.1引言 211

11.2基于非结构网格的化学非平衡流动模拟解耦算法 213

11.2.1非齐次波动方程的时间分裂法 213

11.2.2新型解耦算法 215

11.2.3新型解耦算法的验证算例 220

11.3基于JWL方程和点火／生长反应模型的爆炸模拟 223

11.3.1爆炸反应流场的混合气体状态方程和反应模型 223

11.3.2验证算例 230

附录A非结构动网格的数据结构及计算方法 237

A.1基于面的网格数据结构 237

A.2刚体运动模块 239

A.3网格变形模块 240

A.4流场求解模块 241

A.5网格重构模块 242

参考文献 244