基于并行計(jì)算的三維可壓混合層大渦模擬.pdf

1、本文的研究?jī)?nèi)容屬于計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究領(lǐng)域的交叉領(lǐng)域，課題源于南京理工大學(xué)彈道國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任基金。 本文分別從理論分析、數(shù)值模擬以及并行計(jì)算的設(shè)計(jì)與實(shí)施三個(gè)方面對(duì)三維可壓混合層流動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了研究，并通過(guò)數(shù)值結(jié)果對(duì)其整個(gè)混合過(guò)程及其湍流的擬序結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)、發(fā)展與演變過(guò)程進(jìn)行了討論。 本文所討論的是在一個(gè)有上下兩層不同氣體介質(zhì)的流動(dòng)空間內(nèi)，設(shè)定不同的初始密度比，速度比以及不同的初始擾動(dòng)等條件來(lái)進(jìn)行計(jì)算分析混合層

2、流動(dòng)過(guò)程的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；并將并行計(jì)算的思想加入到程序中，能夠在計(jì)算時(shí)提高程序的計(jì)算效率。 通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，利用大渦模擬方法（LES）對(duì)馬赫數(shù)為0.65的可壓縮氣體混合層的三維流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，計(jì)算結(jié)果顯示了混合層流動(dòng)的三維瞬態(tài)發(fā)展過(guò)程以及流動(dòng)過(guò)程中渦的產(chǎn)生，生長(zhǎng)，破裂，以及渦列的形成與各渦的合并過(guò)程，揭示了可壓混合層三維演變過(guò)程中同樣具有自相似性，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。同時(shí)還討論了混合層初始狀態(tài)條件下不同

3、擾動(dòng)、不同初始速度比以及不同初始密度比對(duì)混合層演變過(guò)程的影響。并試探性的研究了大速度情況下的混合層流動(dòng)，也取得了很好的效果。 并行計(jì)算的加入也是本課題的一大重點(diǎn)。在原有程序的基礎(chǔ)之上，為了將程序的計(jì)算速度提高而引進(jìn)了并行設(shè)計(jì)。它能夠大大提高程序計(jì)算的效率，為我們以后遇到類似的問(wèn)題而作準(zhǔn)備。我們選擇MPI（Message Passing Interface）并行設(shè)計(jì)，以C語(yǔ)言作為平臺(tái)，利用Linux作為操作系統(tǒng)，5臺(tái)電腦同時(shí)運(yùn)行計(jì)