文档介绍：第 4 卷第 1 期空
军
工
程
大
学
学
报( 自然科学版) V ol. 4 No. 1
2003 年 2 月 JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSIT Y( NAT URAL SC IE NCE EDIT ION) F eb. 2003

动网格生成技术
史忠军,
徐
敏,
陈士橹
( 西北工业大学航天工程学院, 陕西西安
710072)
摘
要: 基于动气动弹性仿真中二维动网格方法的研究, 提出了一种三维动网格生成技术, 该方法
的主要特点是在计算域内利用原有的初始网格进行插值计算来构造新网格。对于流体- 结构耦合
中每时间步长计算的动网格算法主要考虑网格的稳定性和计算效率。最后, 选取了二维、三维中一
些有代表性的实例进行了演示, 结果表明对于变形量不是很大的情形是令人满意的。
关键词: 动气动弹性; 动网格; 计算流体力学
中图分类号: V224; TJ81
文献标识码: A
文章编号: 1009- 3516( 2003) 01- 0061- 04
随着计算机设备和计算技术发展, CFD 常常用于各种学科之中, 如优化设计、气动弹性、热分析、气动伺
服弹性[ 1] 。对于这些问题在小扰动的条件下采用线性方法可以得到很好的解决, 但对复杂流场( 振动诱发
涡流、跨音速颤振、大控制面的运动) 要求使用非线性方法, 并需要借助大规模的并行计算平台技术。CFD
在各门学科中应用还包括结构载荷计算、表面运动分析、优化设计的区域变形技术, 即动网格生成技术。在
气动外形设计和气动弹性优化[ 2] 中, 对飞行器气动弹性性能和飞行品质的评估, 必须依据飞行器外形的变
化, 对网格不断地作相应的调整, 如颤振分析中, 在每一时间步长结构发生变形, 我们需要及时给 CFD 计算
提供这一信息, 就需要使用动网格来适应运动的物面。因此, 我们必须对网格再生成的有效性和效率的问题
进行研究。对于动网格的算法, 最大的困难在于防止边界网格点重复交错和网格点丢失。一种最简单的方
法就是根据新的物面重新生成计算网格, 但需要花费大量的时间。可行的办法是借助于初始网格数据, 使用
插值或迭代方法使网格按到边界的距离比例或按原来的稀疏比例重新分布, 这样既快速地生成了网格, 又保
证了网格能及时地反映了物面地变化。
目前国内外所发展的大多数动网格方法主要有代数法[ 3] 、迭代法[ 4] 和解析法[ 5] 。代数法和解析法花费
相对便宜, 但仅限于振幅小的运动, 对于大位移运动可能导致网格交叉或合并[ 6] 。迭代法能够处理这样大
的运动, 但要花费昂贵的计算时间。
随着 CFD 技术和动网格技术的发展, 动网格技术必须满足[ 1] : 稳定性( Robustness) ; 精确性( Accuracy) ;
易用性( Ease of Use) ; 效率性( Efficiency) ; 可并行性( Parallelizable) 。
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动网格生成技术
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二维动网格算法
对于空间的网格点, 先考虑二维情形 P ( x i , j , y i , j ) , 当内边界的网格点在不同时间步长内发生位移时,
将引起它