文档介绍：摘要基于色散/耗散优化思想及保单调概念,构造了2阶优化的MUSCL格式(OMUSCL2)和6阶优化保单调格式(OMP6);并协助导师开发了一套适用于飞行器复杂流场模拟的CFD软件:OpenCFD-EC。具体研究如下:基于色散/耗散优化思想和保单调概念,构造了2阶优化的MUSCL格式(OMUSCL2)。该格式不但形式简单并且便于应用到CFD代码中。作者对该格式进行了大量算例测试,包括:一维Shu-Osher问题、Sod问题和Lax问题;二维双马赫反射问题和RAE2822翼型绕流问题。算例表明,OMUSCL2格式的计算量与原MUSCL格式相比基本相同,但具有更好的激波及小尺度波分辨率。基于色散/耗散优化思想和保单调概念,构造了6阶保单调格式(OMP6)。通过非线性谱分析方法控制耗散和最小化色散。格式的适用性及精度已经过大量算例测试,包括:一维Shu-Osher问题和Riemann问题;二维双马赫反射问题和Rayleigh-Taylor不稳定性问题;三维可压缩各向同性湍流的直接数值模拟等。数值数据表明,新格式具有更小的耗散及色散误差、优秀的激波捕捉能力及更高的小尺度波分辨率,并且计算效率明显优于经典的WENO格式。协助导师开发了一套高分辨率CFD软件:OpenCFD-EC。该软件基于多块结构网格有限体积法,集成了2阶MUSCL,3阶MUSCL,OMUSCL2,3阶WENO等多种数值格式;可选择Steger-Warming,VanLeer,Roe,HLL/HLLC,AUSM-PW等多种通量格式;支持BL及SA湍流模型以及多重网格、隐格式等加速收敛技术。该软件可用于从亚声速到高超声速复杂外形流场的数值模拟。通过翼型、机翼及DPW翼身组合体标模对该软件的性能进行了测试。测试结果表明,该软件具有较高的分辨率及计算精度,是面向飞行器气动计算的有力工具。基于OpenCFD-EC及航空标准算例,考核了数值格式、通量技术及变量重构方式对计算结果的影响。对比了不同方法在计算效率、残差收敛性及激波分辨率方面的优缺点。基于计算结果,作者推荐数值格式采用MUSCL格式;通量技术采用AUSM-PW或Roe(或HLLC)方法。对于通量重构方式,采用原始变量、守恒变量或特征变量对激波分辨率影响较小,综合计算效率及收敛性等因素,作者倾向于推荐使用守恒变量重构。关键词:保单调方法,CFD软件,高分辨率格式,激波捕捉方法。AbstractBasedonthedispersion/dissipationoptimizationandmonotonicity-preservingtechnique,optimized2ndorderMUSCLscheme(OMUSCL2)and6thordermonotonicity-preservingscheme(OMP6)aredeveloped;andassistthesupervisortodevelopasetofCFDsoftware:OpenCFD-EC,:Asecond-ordermonotonicity-preservingoptimizedMUSCLscheme(OMUSCL2)isdevelopedbasedonthedispersionanddissipationoptimizationandmonotonicity-(OMUSCL2),includingtheone-dimensionalShu-Osherproblem,thesodproblemandtheLaxproblem;thetwo-,theOMP6showsnearlythesameCPUcostandhigherresolutiontoshockwavesandsmall--ordermonotonicity-preservingoptimizedscheme(OMP6)forthenumericalsolutionofconservationlawsisdevelopedbasedonthedispersionanddissipationoptimizationandmonotonici