[發明專利]一種氣動數值模擬加速收斂方法

有效

• 申請號: 201911041135.1
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110826208B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 楊威;何海波;崔飛;姚軍鍇;張翔;鞠貝比
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種氣動數值模擬加速收斂方法，包括：1、生成數值計算用的網格文件；2、基于網格文件進行首個工況的數值計算，直至該工況下的氣動力和氣動力矩系數充分收斂，在進行數值計算之前需要進行流場初始化；3、基于首個工況下得到的流場數據進行第二工況的數值計算，直至該工況下的氣動力和氣動力矩系數充分收斂，在進行第二工況的數值計算之前不需要重新初始化流場，且首個工況與第二工況下的參數滿足：當前工況與上一工況的攻角、側滑角應滿足|αsubgt;n/subgt;?αsubgt;n?1/subgt;|+|βsubgt;n/subgt;?βsubgt;n?1/subgt;|≤4°，計算Ma應滿足|Masubgt;n/subgt;?Masubgt;n?1/subgt;|≤0.5；4，按照步驟3第二工況下的數值計算方法依次進行其余工況的數值計算。本發明能夠快速精確獲取飛行器大量工況氣動數據，可以顯著降低計算量，節約計算資源。

技術領域

本發明涉及飛行器計算空氣動力學技術領域，尤其涉及一種氣動數值模擬加速收斂方法。

背景技術

計算流體力學(CFD)自誕生至今的近百年時間里，隨著物理模型、數值算法和計算機軟硬件水平的不斷發展而迅速崛起，逐漸成為飛行器研制中氣動布局設計及風洞試驗校核的重要手段。

目前，高精度的數值模擬一般采用精細化的結構網格，細致模擬飛行器幾何外形狀態時計算網格量較大，動輒上千萬，甚至上億網格量，對計算資源需求較高，另外，面對風洞試驗的高昂價格，在飛行器方案論證及設計階段，往往依賴數值模擬獲取飛行器全套氣動性能數據，包括不同攻角、側滑角、舵偏角、雷諾數狀態的氣動數據，計算狀態較大，使得數值計算量急劇增加，嚴重時甚至影響方案論證及設計進度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供了一種氣動數值模擬加速收斂方法，能夠解決現有氣動數值模擬方法中所存在的技術問題。

本發明的技術解決方案如下：提供一種氣動數值模擬加速收斂方法，該方法包括以下步驟：

步驟1、生成數值計算用的網格文件；

步驟2、基于所述網格文件進行首個工況的數值計算，直至該工況下的氣動力和氣動力矩系數充分收斂，其中，在進行數值計算之前需要進行流場初始化；

步驟3、基于所述首個工況下得到的流場數據進行第二工況的數值計算，直至該工況下的氣動力和氣動力矩系數充分收斂，其中，在進行第二工況的數值計算之前不需要重新初始化流場，且首個工況與第二工況下的參數需滿足：當前工況與上一工況的攻角、側滑角應滿足|α_n-α_n-1|+|β_n-β_n-1|≤4°，計算Ma應滿足Ma_n-Ma_n-1|≤0.5；n代表當前工況，n-1代表上一工況，α代表攻角，β代表側滑角；

步驟4，按照步驟3第二工況下的數值計算方法依次進行其余工況的數值計算，其中，當前工況的數值計算均基于上一工況下的流場數據進行。

進一步地，所述步驟3還包括：在進行第二工況的數值計算之前需要重新設置邊界條件。

進一步地，所述需要重新設置的邊界條件包括：來流攻角、側滑角Ma或大氣參數。

進一步地，所述流場數據包括：速度、溫度、密度和壓力。

進一步地，所述方法中，基于數值計算中涉及的各方程殘差大小來判斷氣動力和氣動力矩系數是否充分收斂。

進一步地，所述方法中，當數值計算中涉及的各方程殘差滿足res_連續≤1×10^-5且res_動量≤1×10^-5且res_能量≤1×10^-6時，則相應的動力和氣動力矩系數為充分收斂。