获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法技术

本公开提供了一种获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其包括如下步骤：读取模拟对象的计算网格信息、流体工质的物性参数和流动初边值条件信息，计算网格参数和时间步长参数；初始化速度场和压力场；使用m步显式Runge‑Kutta法中的前m‑1步求解不可压缩流体的动量方程，获得模拟对象的虚拟速度场，其中m表示使用的步数且m≥2；基于虚拟速度场以及读取的参数和信息，由连续方程推导压力方程，通过该压力方程确定下一步的压力；进行m步显式Runge‑Kutta法的最后一步时，利用获得的压力修正速度场，获得下一步的速度；以及使用收敛准则判断数值求解是否收敛，若收敛，则输出流场数据信息；若未收敛，则重复迭代过程，直至数值求解收敛。

【技术实现步骤摘要】
获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法
本公开涉及一种获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法。
技术介绍
计算流体力学在工程实际中的应用是针对Navier–Stokes方程组进行离散化求解以模拟各种流动现象。根据密度在流动中的变化程度，一般将流动分为可压缩流动和不可压缩流动。对于液体流动，如广泛的水力学问题，以及马赫数小于0.3的气体流动问题，一般都认为是不可压缩流动。求解不可压缩流动的主要困难在于如何处理“速度-压力”的耦合问题，为了求解不可压缩流动问题，研究人员发展了多种数值方法，有非原始变量方法和原始变量方法。在非原始变量方法中，涡量-流函数方法应用较多，但该方法只适用于二维不可压缩流动，由于三维流动的流函数无法定义，因而该方法不能扩展到三维实际流动。原始变量方法包括人工压缩性方法、压力Poisson方程法以及压力修正法等，其中SIMPLE系列的压力修正法应用最为广泛。为了解决流场中“速度-压力”的耦合问题，一般需要使用交错网格，因为对流速的控制容积做积分导出该流速的离散方程时，该流速两侧的节点压力自然地进入离散方程中的压力梯度项，进而可以得到压力修正和速度修正的关系式，再通过连续本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：读取模拟对象的计算网格信息、流体工质的物性参数和流动初边值条件信息，计算网格参数和时间步长参数；S2：初始化速度场和压力场；S3：使用m步显式Runge‑Kutta法中的前m‑1步求解不可压缩流体的动量方程，获得模拟对象的虚拟速度场，其中m表示使用的步数且m≥2；S4：基于上述的虚拟速度场以及在步骤S1中读取的参数和信息，由连续方程推导压力方程，确定压力方程的系数，通过该压力方程确定下一步的压力；S5：进行m步显示Runge‑Kutta法的最后一步，利用在步骤S4中获得的压力修正速度场，获得下一步的速度；以及S6：使...

【技术特征摘要】
1.一种获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：读取模拟对象的计算网格信息、流体工质的物性参数和流动初边值条件信息，计算网格参数和时间步长参数；S2：初始化速度场和压力场；S3：使用m步显式Runge-Kutta法中的前m-1步求解不可压缩流体的动量方程，获得模拟对象的虚拟速度场，其中m表示使用的步数且m≥2；S4：基于上述的虚拟速度场以及在步骤S1中读取的参数和信息，由连续方程推导压力方程，确定压力方程的系数，通过该压力方程确定下一步的压力；S5：进行m步显示Runge-Kutta法的最后一步，利用在步骤S4中获得的压力修正速度场，获得下一步的速度；以及S6：使用收敛准则判断数值求解是否收敛，若收敛，则输出流场数据信息；若未收敛，则重复步骤S3至S5，直至数值求解收敛，输出流场数据信息。2.根据权利要求1所述的获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤S3包括使用节点中心型有限体积法离散所述动量方程。3.根据权利要求2所述的获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其特征在于，所述动量方程具有如下形式：其中，i,j为网格节点编号，Wi,j为速度项，Ci,j为对流通量项，Di,j为扩散通量项，Pi,j为压力项，Ωi,j为第i,j个控制体的面积。4.根据权利要求3所述的获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其特征在于，所述对流通量项通过中心差分格式、迎风格式、HLPA格式或QUICK格式进行离散；...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫文辉，徐悦，张常贤，卢硕，袁善虎，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11