计算流体力学典型算例

计算流体力学典型算例黎曼问题2、对二维矩形流场的网格化（结构化网格）图1.1流场初始网格1、采用的差分方法：有限体积TVD方法P=1,T=1P=10,T=1第2页,共64页，2024年2月25日，星期天黎曼问题3、计算结果图1.2时间t=0.13时的变量曲线图压强密度速度第3页,共64页，2024年2月25日，星期天激波尖劈反射1.流动模型垂直于x方向、起始马赫数为MS的正激波与尖劈角为

的尖劈相遇，可能发生的激波反射形式有。(a)正规反射，(b)单马赫反射，(c)复杂马赫反射，(d)双马赫反射。第4页,共64页，2024年2月25日，星期天激波尖劈反射2.数值方法分别采用

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

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

计算网格为CHIMERA自适应网格。3.计算结果

计算域：25.016.5（x-y平面）激波起始位置x=4.0

尖劈位置x=4.69

环境参数：

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

ua=0,va=0

WAF和PLM方法的计算结果如图所示第5页,共64页，2024年2月25日，星期天M

s=1.7,

=25°;(a)实验结果，(b)矩形网格等密度线，(c)输出时的自适应网格，(d)自适应网格等密度线第6页,共64页，2024年2月25日，星期天M

s=1.2,

=30°;WAF格式数值模拟结果密度压力速度第7页,共64页，2024年2月25日，星期天密度压力M

s=1.2,

=30°;PLM格式数值模拟结果第8页,共64页，2024年2月25日，星期天喷口出流问题1、控制方程第9页,共64页，2024年2月25日，星期天喷口出流问题2、采用的差分方法：MUSCL有限元方法3、计算模型及对流场的网格化图3.1计算模型图3.2流场初始网格P=1,T=1P=10,T=1第10页,共64页，2024年2月25日，星期天4、计算结果图3.3在不同时间段的网格与流场图(a)t=0.01(b)t=0.02(c)t=0.06(d)t=0.1第11页,共64页，2024年2月25日，星期天带运动边界的黎曼问题1、控制方程第12页,共64页，2024年2月25日，星期天带运动边界的黎曼问题2、差分方法：MUSCL有限元方法3、计算网格图4.1计算模型图4.2流场初始网格P=1T=1P=10T=1第13页,共64页，2024年2月25日，星期天4.计算结果——图4.3在不同时间段的网格与流场图(a)t=0.01(b)t=0.14(c)t=0.26(d)t=0.4第14页,共64页，2024年2月25日，星期天底排装置内流场数值模拟1.数学模型第15页,共64页，2024年2月25日，星期天底排装置内流场数值模拟2.差分格式——有限体积TVD第16页,共64页，2024年2月25日，星期天底排装置内流场数值模拟3.计算结果参看图1（a），整个计算域包括燃烧室和喷管，燃烧室内装有长75mm的单孔管状药。整个计算过程中，燃烧面仅为药柱内孔表面，其它表面包覆。药柱内孔是唯一的燃气通道。喷管为圆柱形，内径44mm，长15mm。网格布置如图5.1（b）所示，喷管内轴向布置15层、径向布置22层网格。燃烧室内燃气通道，轴向布置75层网格，径向网格层数随燃烧过程延续而逐步增加，燃烧开始时为25层，结束时最大达到60层。地面非旋转状态下底排装置内流场数值模拟结果如图5.2~图5.7所示。第17页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.1底排装置内流场计算模型第18页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.2（a）压力分布图,径向网格数为25时第19页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.2（b）密度分布图,径向网格数为25时第20页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.3（a）等压线,径向网格数为25时第21页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.3（b）等密度线,径向网格数为50时第22页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.4流场速度矢量图，径向网格数为25时第23页,共64页，2024年2月25日，星期天图5（a）压力分布图,径向网格数为50时第24页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.5（b）密度分布图,径向网格数为50时第25页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.6（a）等压线,径向网格数为50时第26页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.6（b）等密度线,径向网格数为50时第27页,共64页，2024年2月25日，星期天图5.7流场速度矢量图，径向网格数为50时第28页,共64页，2024年2月25日，星期天带有喷嘴的后台阶超音速粘性流图6.1计算模型1、控制方程二维非定常Navier-Stokes方程2、MacCormack格式（参看5.2）3、计算模型第29页,共64页，2024年2月25日，星期天带有喷嘴的后台阶超音速粘性流4、计算结果图6.2流场速度矢量图（无H2喷射）第30页,共64页，2024年2月25日，星期天带有喷嘴的后台阶超音速粘性流图6.3流场速度矢量图（带H2喷射）第31页,共64页，2024年2月25日，星期天带有喷嘴的后台阶超音速粘性流图6.4等马赫数图（带H2喷射）第32页,共64页，2024年2月25日，星期天带有喷嘴的后台阶超音速粘性流图6.5等马赫数图（无H2喷射）第33页,共64页，2024年2月25日，星期天气固两相化学反应流1、流动模型图7.1流动模型第34页,共64页，2024年2月25日，星期天气固两相化学反应流2、控制方程第35页,共64页，2024年2月25日，星期天气固两相化学反应流3、数值方法(PSIC,气相PLM)第36页,共64页，2024年2月25日，星期天4、计算结果图7.2颗粒表面温度变化规律第37页,共64页，2024年2月25日，星期天图7.3颗粒内部温度分布规律第38页,共64页，2024年2月25日，星期天图7.4点火延迟与入射激波马赫数关系第39页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播1.数学模型第40页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播2.数值方法(a).FCT(flux-correctedtransport)

差分格式；(b).算子分裂法处理源项。3.计算结果不同时刻的爆轰波结构视图如图2~图7所示，各视图的透视方向如图1所示。第41页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.1本例图示说明第42页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.2压力梯度和密度梯度，t=65.0第43页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.3压力梯度和密度梯度，t=65.4第44页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.4压力梯度和密度梯度，t=65.8第45页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.5压力梯度和密度梯度，t=66.2第46页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.6压力梯度和密度梯度，t=66.6第47页,共64页，2024年2月25日，星期天三维爆轰波的精细结构与传播图8.7压力梯度和密度梯度，t=66.9第48页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.1由边界点分布自动生成网格，

=1.0，

=10.0第49页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.2由边界点分布自动生成网格，

=1.0，

=0.1第50页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.3利用源自动生成网格，图示初始网格，4个点源、一个线源和2个点源加一个线源自动生成的网格。第51页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.4利用背景网格自动生成的非结构网格。第52页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.5形状为长方体的表面网格。第53页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.6形状为圆柱体的表面网格。第54页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.7两个长方体相套并在自适应后的表面网格。第55页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.8图9.7中用垂直于x轴的平面作截面时的网格图。第56页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.9图9.7中用垂直于y

轴的平面作截面时的网格图。第57页,共64页，2024年2月25日，星期天非结构网格生成技术图9.10图9.7中用垂直于z

轴的平面作截面时的网格图。第58页,共64页，2024年2月25日，星期天自适应非结构网格算例1——冲击波场模拟图10.1起始网格第59页,共64页，2024年2月25日，星期天自适应非结构网格算例1——冲击波场模拟图10.2

(a)自适应非结构网格，(b)等压线第60页,共64页，2024年2月25日，星期天自适应非结构网格算例2——物体和激波相互作用模拟图10.3初始网格第61页,共64页，2024年2月25日，星期天自适应非结构网格算例2——