采用大渦模擬技術(shù)發(fā)展NAPA軟件的分離流動(dòng)模擬能力.pdf

1、本文立足于南京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院自主開(kāi)發(fā)的三維大型通用計(jì)算流體力學(xué)軟件NAPA,采用大渦模擬技術(shù)和雙時(shí)間步非定常推進(jìn)技術(shù),以發(fā)展NAPA軟件的計(jì)算能力,為此主要開(kāi)展了以下工作:
　　 首先,基于對(duì)NAPA軟件的主程序框架分析和大渦模擬技術(shù)的發(fā)展調(diào)研,設(shè)計(jì)了一套在NAPA中實(shí)現(xiàn)大渦模擬的技術(shù)路線(xiàn),選用經(jīng)典的Smagorinsky亞格子渦模型計(jì)算小尺度湍動(dòng)渦,而依靠高分辨率空間差分格式計(jì)算的對(duì)流項(xiàng)和中心差分模擬的粘性項(xiàng)模擬網(wǎng)

2、格尺度以上的湍動(dòng)渦;在采用這些算法處理空間差分項(xiàng)后,使用雙時(shí)間步非定常推進(jìn)技術(shù)解決單一的全局時(shí)間步推進(jìn)面臨的非定常推進(jìn)十分困難的問(wèn)題,可以快速、正確地求解非定常問(wèn)題。
　　 其次,在確定數(shù)值算法后,本文實(shí)現(xiàn)了相關(guān)各計(jì)算模塊的程序編寫(xiě),并基于MPI標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了這些計(jì)算模塊的并行化。此外,考慮到非定常模擬需要在時(shí)間推進(jìn)一段進(jìn)程后輸出流場(chǎng)以獲得非定常發(fā)展過(guò)程數(shù)據(jù),本文基于MPI并行文件讀寫(xiě)函數(shù)在NAPA中添加了非定常流場(chǎng)數(shù)據(jù)并行輸

3、出功能。此外,完成所有程序編寫(xiě)后,本文按照軟件工程方法通過(guò)模塊單元測(cè)試等手段完成了對(duì)所添加源代碼的測(cè)試。
　　 此后,本文使用所發(fā)展的軟件,對(duì)經(jīng)典的二維圓柱繞流問(wèn)題進(jìn)行了校驗(yàn)性模擬,通過(guò)與經(jīng)典實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比本文計(jì)算所獲得的非定常脫落渦結(jié)構(gòu)等流場(chǎng)特征,驗(yàn)證了本文所做的算法結(jié)構(gòu)和程序開(kāi)發(fā)工作的正確性。然后,采用本文算法和程序進(jìn)一步對(duì)二維機(jī)翼大攻角分離流問(wèn)題和三維圓柱繞流問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬,也獲得了這些流動(dòng)的非定常流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果表明