一种旋转叶片精细化流场数值计算方法技术

本发明专利技术公开了一种旋转叶片精细化流场数值计算方法，包括以下步骤：步骤1初始化I/O参数，步骤2启动CFD计算，步骤3修正CFD通量，补步骤4启动VPM计算，步骤5判断涡粒子中心与CFD边界点的距离和步骤6判断是否达到设定时间。本发明专利技术属于旋转叶片流场数值计算方法技术领域，具体是指一种旋转叶片精细化流场数值计算方法，实现了CFD/VPM耦合计算，而且在CFD与VPM信息交换过程中，采用VPM直接对CFD网格边界点进行诱导速度计算，同时根据最近最小距离方法实现CFD网格边界节点涡量信息与VPM的信息交换，信息交换效率较高，可以高效率、高精度实现旋转叶片流场精细化计算，节约计算成本。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转叶片精细化流场数值计算方法
本专利技术属于旋转叶片流场数值计算方法
，具体是指一种旋转叶片精细化流场数值计算方法。
技术介绍
典型的旋转叶片流场具有两个显著的特点：一是叶片近体区域在某些工作状态下存在着分离流等高度非线性的流动现象；二是流场中存在着强烈的叶尖涡，由于叶尖涡具有紧凑的结构特征，且在运动过程中伴随着粘性耗散与扩散，脱落涡干扰等现象，因而很难对其进行准确的数值模拟，目前对于转叶片流场的数值模拟方法主要有：涡方法(VortexMethod)和计算流体力学(CFD)方法，涡方法主要有传统涡方法和高分辨率离散涡方法-粘性涡粒子法(VPM)，传统涡方法主要是基于涡线离散法的卷起叶尖涡自由尾迹方法，该方法具有高效数值模拟的优点，但是其基于势流假设，无法计入黏性，导致其计算精度必须依赖经验参数(如涡量衰减因子、涡核半径、叶尖涡卷起规则等)，另外，求解涡面碰撞问题需人为建立涡沿固体表面的运动形态及涡畸变模型，虽然粘性涡粒子法在计算旋转叶片流场时具有计算精度的优势，但是粘性涡粒子法属于拉格朗日描述体系，在处理叶片几何外形和涡量初始化方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转叶片精细化流场数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：初始化I/O参数：给定VPM和CFD计算I/O参数；/n步骤2：启动CFD计算：启动CFD计算，计算达到CFD文件输出间隔时，输出边界网格节点速度和涡量信息，然后自动检测VPM文件是否输出，如果有，则读取VPM对CFD边界诱导速度信息；如果没有，则进程等待，直到检测到VPM输出，然后读取VPM对CFD边界诱导速度信息；/n步骤3：修正CFD通量：读取VPM对CFD边界网格诱导速度信息，修正CFD通量，CFD开始下一轮计算；/n步骤4：启动VPM计算：启动VPM计算，计算达到VPM文件输出间隔时，输出VPM对CFD边界...

【技术特征摘要】
1.一种旋转叶片精细化流场数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：初始化I/O参数：给定VPM和CFD计算I/O参数；
步骤2：启动CFD计算：启动CFD计算，计算达到CFD文件输出间隔时，输出边界网格节点速度和涡量信息，然后自动检测VPM文件是否输出，如果有，则读取VPM对CFD边界诱导速度信息；如果没有，则进程等待，直到检测到VPM输出，然后读取VPM对CFD边界诱导速度信息；
步骤3：修正CFD通量：读取VPM对CFD边界网格诱导速度信息，修正CFD通量，CFD开始下一轮计算；
步骤4：启动VPM计算：启动VPM计算，计算达到VPM文件输出间隔时，输出VPM对CFD边界诱导速度信息，然后检测CFD文件是否输出，如果有，则读取CFD边界节点涡量信息；如果没有，则进程等待，直到检测到CFD输出，读取CFD边界节点涡量信息；
步骤5：判断涡粒子中心与CFD边界点的距离：判断涡粒子中心与CFD边界点的距离，如果距离小于1个涡粒子半径，则将CFD边界节点涡量信息映射到对应涡粒子上，VPM开始下一轮计算；
步骤6：判断是否达到设定时间：判断是否达到设定时间，如果否，则重复步骤2到5，如果是，则输出VPM和CFD等结果。


2.根据权利要求1所述的一种旋转叶片精细化流场数值计算方法，其特征在于：步骤2中定义的CFD计算方法的N-S控制方程的积分形式为：




为控制体单元边界面的外法向矢量，是守恒变量，和是无粘和粘性通量，Ω是控制体单元表面积，V是控制体单元体积，为源项，对于可压缩流动，守恒变量计算表达式为：



无粘通量采用Jameson中心差分格式进行求解，流场参数存储在网格点上，通过连接周围网格单元的中心点和边界中心点剖分网格单元得到控制体，其计算公式为：









通量计算表达式为：







为流体速度矢量，为网格速度矢量，剪切应力张量τ的各分量计算表达式为：












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【专利技术属性】
技术研发人员：李建东，胡光初，
申请(专利权)人：西安前沿动力软件开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61