【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术给出了针对一类在给定固体壁面压力情况下进行固体壁面几何形状设计的反问题的数值方法。通过坐标变换,将原控制方程变换到流函数平面,在固体壁面求解固体壁面上的黎曼问题,同时给出流场的物理参数的解和固体壁面的几何形状的解,从而使这类问题达到了最高效率。【专利说明】1.
本专利技术属于计算流体力学领域,具体是一种求解一类反问题的数值方法。这类反问题是指在亚音速流场中,根据已知的壁面上的压力分布,求得壁面的几何形状的设计问题。2.
技术介绍
在空气动力学中,一类典型的反问题是通过给定固体壁面上的压力分布,然后设计固体壁面形状以符合压力分布的要求。求解这类问题的传统方法都基于欧拉平面的方法。例如共轭方程法(adjoint法),其流程是首先估计这个未被确定的固体壁面的几何形状,然后在其周围生成计算网格,对流场求解,获得壁面压力分布。下一步,求解共轭方程,获得修正固体壁面几何形状的信息。这个过程反复进行,直到找到最终目标为止。上述对流场的求解,和目前大多数计算流体力学的计算中一样,是在笛卡尔坐标下的欧拉平面中求解欧拉形式的流体控制方程。在这种框架下,计算网格必须根据物体的形状事先生成。由于该类反问题中的固体几何形状需要不断修正,计算网格也要随之不断重新生成。再加上必须的网格光顺、正交化处理,整体求解的计算通常持续较长时间。对于无粘流,不考虑流体的粘性,固体壁面一定是一条完整的流线。而流场中的每一条流线都有对应其各自的流函数。在一条流线上的流函数是常数。所以无论固体壁面的几何形状怎样变化,它的流函数是常数。根据这个原理,如果能够在流函数的平面上求 ...
【技术保护点】
一种求解亚音速流动的反问题的数值方法,其特征是,包括以下步骤:(1)将二维欧拉平面上的欧拉方程经过以雅各比矩阵J=100ucosθuvvsinθuv]]>为特征的坐标变换,变成为时间τ表示的时间方向、由流函数ξ和流体颗粒运行的距离λ表示的两个空间方向所决定的流函数平面上的流函数形式的欧拉方程,它的形式为:,其中, fS是守恒变量矢量;FS和GS分别是流函数平面上的λ和ξ方向上的对流项通量,而且,fS=ρJρJuρJvρJEuvuv]]>, FS=0uvp-uvp000]]>, GS=0-psinθpcosθ0-u-v]]>,θ=tg-1(vu)]]>, 以上公式中ρ,p和E 分别是流体密度、压力、总能;u,v是流动速度的笛卡尔坐标分量;uv,uv是流函数几何状态变量;(2)建立计算网格;(3)求解流函数形式的欧拉方程,同时求解固体壁面上的黎曼问题。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员:路明,
申请(专利权)人:西安远景动力模拟技术有限公司,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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