一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置，方法包括：基于目标物的贴体结构网格的网格导数和网格雅可比，迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，迭代过程收敛后得到目标流场变量；对目标流场变量进行积分，得到目标物在湍流状态下的受力状态模拟结果；本方案中，同步迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，直到收敛后得到湍流状态下的受力状态模拟结果，提高了湍流状态下的模拟精度。拟精度。拟精度。

【技术实现步骤摘要】
一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置


[0001]本专利技术实施例涉及计算机流体力学
，特别是涉及一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置。

技术介绍

[0002]计算流体动力学分析（Computational Fluid Dynamics，CFD）是指通过计算机进行数值计算，模拟流体流动时的各种相关物理现象，包括流动、热传导、声场等。计算流体动力学分析广泛应用于航空航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计等诸多工程领域。
[0003]自然界中的流体流动状态主要有两种形式，即层流和湍流（或紊流）。层流是指流体在流动过程中两层之间没有相互混掺，而湍流是指流体不是处于分层流动状态。一般说来，湍流是普通的，而层流属于个别情况。湍流现象是高度复杂的，利用CFD对湍流模型进行数值模拟也面临模拟精度较差的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法及装置，以提高湍流状态下的模拟精度。
[0005]为达到上述目的，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湍流流动中目标物的受力状态模拟方法，其特征在于，包括：生成目标物的贴体结构网格；计算所述贴体结构网格的网格导数和网格雅可比；基于所述网格导数和网格雅可比，迭代求解流动控制方程和湍流模型方程；其中，所述湍流模型方程的求解结果包括湍流粘性系数，所述流动控制方程根据所述湍流粘性系数进行更新，所述流动控制方程的求解结果包括流场变量；迭代过程收敛后得到目标流场变量；对所述目标流场变量进行积分，得到所述目标物在湍流状态下的受力状态模拟结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述贴体结构网格的网格导数，包括：利用如下算式，计算所述贴体结构网格的网格导数：利用如下算式，计算所述贴体结构网格的网格导数：利用如下算式，计算所述贴体结构网格的网格导数：其中，ξ、η、ζ分别表示三个不同的方向，x、y、z分别表示每个方向下的不同的分量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述贴体结构网格的网格雅可比，包括：利用如下算式，计算所述贴体结构网格的网格雅可比：其中，ξ、η、ζ分别表示三个不同的方向，x、y、z分别表示每个方向下的不同的分量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述网格导数和网格雅可比，迭代求解流动控制方程和湍流模型方程，包括：基于所述网格导数和网格雅可比，以有限差分高阶精度数值离散格式求解流动控制方程，以非定常高阶精度数值模拟混合湍流模型方程；根据所述湍流模型方程的求解结果中包括的湍流粘性系数，对所述流动控制方程进行更新，然后返回所述以有限差分高阶精度数值离散格式求解流动控制方程的步骤，直至迭代过程收敛。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述以有限差分高阶精度数值离散格式求解流动控制方程，包括：将计算坐标系下的流动控制方程采用如下的高阶精度有限差分格式离散：将计算坐标系下的流动控制方程采用如下的高阶精度有限差分格式离散：其中，表示网格节点的数值通量，表示半节点处的数值通量，表示半节点处的数值通量，表示半节点处的数值通量，表示半节点处的数值通量，表示半节点处的数值通量，表示半节点处的数值通量，为设定值，分别表示半节点处的左右流场变量。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述以非定常高阶精度数值模拟混合湍流
模型方程，包括：求解如下的湍流模型的控制方程：求解如下的湍流模型的控制方程：其中，表示密度，表示速度分量，表示粘性应力分量，表示分子粘性系数，表示湍流粘性系数，表示过渡函数，在壁面边界层内取值大小趋于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵耀兵，马燕凯，陈坚强，吴文昌，燕振国，赵钟，朱华君，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：