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可变周期谐波平衡法求解周期性非定常涡脱落问题 被引量：3
1
作者 柴振霞 刘伟 +1 位作者 杨小亮 周云龙 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期147-162,共16页
谐波平衡法是一种高效周期性非定常流动频域计算方法.本文研究可变周期谐波平衡法,通过求解Navier-Stokes方程模拟低速不可压条件下的二维钝体绕流周期性非定常涡脱落问题.对于这类流动变化周期未知的非定常问题,将涡脱落周期T作为变量... 谐波平衡法是一种高效周期性非定常流动频域计算方法.本文研究可变周期谐波平衡法,通过求解Navier-Stokes方程模拟低速不可压条件下的二维钝体绕流周期性非定常涡脱落问题.对于这类流动变化周期未知的非定常问题,将涡脱落周期T作为变量,采用基于残差导数的可变周期计算方法推进求解.以圆柱绕流和方柱绕流为例,研究考察了谐波平衡法的计算精度和效率,并分析研究了不同参数对计算结果的影响.针对圆柱绕流问题,采用三种不同优化方法进行周期T的迭代计算,对比研究了它们的计算精度和效率.计算结果表明:谐波平衡法采用3个谐波数就可以准确模拟周期性非定常涡脱落问题,辨识的涡脱落频率和阻力系数与实验值及其他数值结果一致,与时域方法相比该方法具有较高的计算效率.不同优化方法的计算结果相同,共轭梯度法和牛顿法的收敛速度与最速下降法采用较大搜索步长时的收敛速度一致.由于牛顿法没有参数问题,因此该方法在工程计算中更有优势. 展开更多
关键词 周期性非定常流动 数值模拟 谐波平衡法 可变周期计算方法
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谱方法用于非定常流动计算的隐式求解 被引量：3
2
作者 苏欣荣 袁新 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2010-2012,共3页
本文对谱方法用于周期性非定常流动的隐式求解方法进行了探讨,分析了影响计算稳定性和收敛速度的因素。提出了结合多重网格的隐式求解方法并对算法进行了验证,初步计算表明本文算法具有良好的稳定性和收敛速度。对于周期性非定常流动,... 本文对谱方法用于周期性非定常流动的隐式求解方法进行了探讨,分析了影响计算稳定性和收敛速度的因素。提出了结合多重网格的隐式求解方法并对算法进行了验证,初步计算表明本文算法具有良好的稳定性和收敛速度。对于周期性非定常流动,结合本文提出的隐式求解的时域谱方法可以达到很高的精度且具有良好的计算效率。 展开更多
关键词 谱方法 数值模拟 周期性非定常流动 GMRES
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求解非定常方柱绕流的可变周期时间谱方法 被引量：1
3
作者 张炜 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期114-118,共5页
针对周期性非定常流动特点，采用时间谱方法求解了无限大区域内低雷诺数下二维不可压缩层流绕方柱流动问题．由于方柱绕流的非定常运动周期事先未知，在计算过程中加入了基于残差梯度的可变周期计算方法，使变量和周期可以同时迭代计算... 针对周期性非定常流动特点，采用时间谱方法求解了无限大区域内低雷诺数下二维不可压缩层流绕方柱流动问题．由于方柱绕流的非定常运动周期事先未知，在计算过程中加入了基于残差梯度的可变周期计算方法，使变量和周期可以同时迭代计算．研究了时间谱方法的计算精度和求解速度，分析了不同求解参数对最终结果的影响．计算结果表明，时间谱方法可以准确地模拟方柱后漩涡的非定常运动现象，而计算所需时间只是传统的基于有限差分的双时间推进方法的10％～25％，流体非定常运动的Strouhal数和方柱的阻力特性证实了这种方法的正确性．可变周期计算方法对求解参数的变化不敏感，可以准确地预测运动周期． 展开更多
关键词 周期性非定常流动 不可压缩层流 方柱 时间谱方法 双时间推进方法
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基于时间谱方法的振荡翼型非定常粘性绕流数值模拟 被引量：1
4
作者 程苏堃 杨小权 杨爱明 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第5期670-675,共6页
采用时间谱方法求解周期性非定常Navier-Stokes方程,对绕振荡翼型非定常粘性流动进行了数值模拟研究。方程中对流项离散采用Roe′s FDS格式,时间项采用基于时间谱方法的傅里叶表达式离散,并引入伪时间项。为提高计算效率,时间推进采用隐... 采用时间谱方法求解周期性非定常Navier-Stokes方程,对绕振荡翼型非定常粘性流动进行了数值模拟研究。方程中对流项离散采用Roe′s FDS格式,时间项采用基于时间谱方法的傅里叶表达式离散,并引入伪时间项。为提高计算效率,时间推进采用隐式BLU-SGS方法。对绕振荡NACA0012翼型的亚声速和跨声速非定常粘性绕流进行数值模拟,计算结果与实验值吻合很好。 展开更多
关键词 周期性非定常流动 时间谱方法 振荡翼型
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基于时间谱方法的振荡翼型和机翼非定常黏性绕流数值模拟 被引量：14
5
作者 杨小权 程苏堃 +1 位作者 杨爱明 孙刚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期787-797,共11页
传统的双时间方法在非定常计算中长时间的过渡迭代推进求解导致其计算效率相对较低,针对周期性非定常流动问题的流动特征,发展了一种基于离散傅里叶变换的高效时间谱方法,用于求解振荡翼型和机翼的非定常黏性绕流。在时空耦合的雷诺平均... 传统的双时间方法在非定常计算中长时间的过渡迭代推进求解导致其计算效率相对较低,针对周期性非定常流动问题的流动特征,发展了一种基于离散傅里叶变换的高效时间谱方法,用于求解振荡翼型和机翼的非定常黏性绕流。在时空耦合的雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的求解中,对流项的离散应用了Roe的通量差分格式,物理时间项的离散方法为时间谱方法,伪时间推进采用了隐式LU-SGS(Lower-Upper Symmetric Gauss-Seidel)格式。考虑到湍流的时空耦合效应,时空耦合的Spalart-Allmaras一方程湍流模型的物理时间项同样采用时间谱方法进行离散。为了进一步提高计算效率,当地时间步长和多重网格技术等加速收敛的措施均被采用。算例对俯仰振荡NACA0012翼型和Lann机翼的周期性非定常流场进行了数值计算。结果表明:对于周期性非定常流场的数值模拟,相比于传统的双时间方法,用时间谱方法近似物理时间项,不仅能够提高流场的计算精度,而且更能够大幅度提高计算效率。 展开更多
关键词 周期性非定常流动 时间谱方法 双时间方法 俯仰振荡翼型 机翼 多重网格 数值模拟
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时间谱方法中的高效GMRES算法 被引量：4
6
作者 贡伊明 刘战合 +1 位作者 刘溢浪 张伟伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期196-204,共9页
研究了时间谱方法求解周期性非定常流场的计算效率,并对时间谱方法应用于周期性非定常流动的隐式求解方法进行探讨。当采样点数增加或减缩频率增大时,时间谱方法对应的雅可比矩阵对角占优性质迅速恶化,导致很多传统的迭代方法失效。为... 研究了时间谱方法求解周期性非定常流场的计算效率,并对时间谱方法应用于周期性非定常流动的隐式求解方法进行探讨。当采样点数增加或减缩频率增大时,时间谱方法对应的雅可比矩阵对角占优性质迅速恶化,导致很多传统的迭代方法失效。为了解决上述问题,论文采用带预处理的广义极小残差(GMRES)算法来提高雅可比系数矩阵的计算收敛性。使用时间谱方法对NACA0012翼型强迫振荡算例进行计算,并与时域差分方法的计算效率和精度进行对比。研究表明在保证计算精度的同时,时间谱方法普遍可将计算效率提高一个量级左右。对于跨声速周期性流动,广义极小残差算法不论是稳定性还是收敛性都优于对称SGS迭代算法。 展开更多
关键词 时间谱方法 广义极小值残差(GMRES)算法 周期性非定常流动 预处理 计算效率
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