文档介绍：第卷第期空气动力学学报
16 1 V ol. 16, N o . 1
1998 年 3 月 ACTA AERODYNAMICA SINICA M ar. , 1998
网格生成和数值模拟的讨论
朱自强张正科李津吴子牛尹幸愉
北京航空航天大学, 北京 100083
摘要讨论了多种网格生成方法及其数值模拟。给出了一种生成多部件复杂外形飞行器分
区网格和 Euler 方程分区解。讨论了前缘分离涡为主体的旋涡流场。作了跨声速流分区并行计算的
初步尝试。给出了一种二维非结构网格的生成方法。对自适应的笛卡尔网格法作了初步探讨。
关键词分区网格; 并行计算; 非结构网格; 自适应笛卡尔坐标
中图分类号 O241. 3, V 211. 5
0 引言
回顾 CFD 发展的历史, 1971 年 Murm an 和 Co le 的计算首次表明可以取得正确的物理
解。3 年后 Thom pson 等首次生成绕任意二维物体的贴体计算网格。此后直到 80 年代中期计
算格式和方法有了飞跃的发展, 但网格生成技术并没能与计算方法的发展保持同步。然而, 事
实上只有可用于复杂外形的可靠和实用的网格生成技术, 才能实现流场解的全部功能。从某种
角度看, 自动生成绕复杂外形的理想网格分布甚至比编制一个三维的流场解更困难。即使在
CFD 高度发展的国家网格生成仍占一个计算任务全部人力时间的 60%, 可见网格生成技术是
CFD 要成为工程应用的有效工具所必须解决的关键技术之一。随着外形的复杂形成单域贴体
网格愈益困难。为此近 10 多年来发展了不少新方法[ 1] 。本文将讨论多种网格生成方法及其数
值模拟。
1 多部件复杂外形飞行器的 Euler 分区解
对于复杂的多部件飞行器外形常用的一种处理方法是分区网格及分区计算技术。吴子牛、
朱自强综合研究了可压流几何分区计算的重要问题, 包括分区网格的构造, 耦合条件的建立以
及理论问题的分析等。
本文所采用分区网格生成的方法和步骤[ 2] 可归成为:
( 1) 根据外形特点进行分区, 并确定每区中的网格拓扑。
( 2) 物面网格的生成。通常实际飞行器外形往往是以离散的数据给出, 且常常不能满足
CFD 计算的需求, 必须再次进行几何模拟, 所描述的外形曲线与原始数据所描述的要吻合一
本文于 1997 年 3 月 5 日收到。
第 1 期朱自强、张正科等: 网格生成和数值模拟的讨论 65
致。在此基础上按要求的网格疏密分布生成各部件表面的网格分布。“几何定义和表面网格生
成是需要投入最大努力的两个流场模拟领域”[ 1] , 也是最耗时的一个环节。
( 3) 交界面网格的生成。相邻块间的交界面一般是一个空间曲面, 它在空间的位置、走向
及其上的网格点分布极大地影响着以它为边界的两相邻块空间网格的生成过程和结果的质
量。在一空间曲面上生成网格可以采用很多方法, 本文采用一种矢性三次多项式插值的方法,
通过在两条边界线上的对应节点间生成网格线来构造交界面网格曲面。
( 4) 空间网格的生成。当交界面上的网格生成后, 每一块的边界都已确定, 先求解 Laplace
方程生成初场网格, 然后用 Hilgenstock 3D1 和 3D2 方法修