• 主题
高级搜索  >
历史搜索 清空历史
首页> 外文期刊>日本航空宇宙学会論文集 >時間スぺクトル法による周期的非定常流れの効率的数値解法の研究
【24h】

時間スぺクトル法による周期的非定常流れの効率的数値解法の研究

机译：用时间谱方法研究周期性非定常流动的有效数值解

获取原文
获取原文并翻译 | 示例
           
页面导航
  • 摘要
  • 著录项
  • 相似文献
  • 相关主题

摘要

A time-spectral, or reduced-frequency method for the CFD is developed in place of a time-marching method for simulations of periodically unsteady flows around oscillating bodies. The efficiencies and accuracies of the method are validated through comparisons with transonic-flow experiments for two- and three-dimensional wings. For the case of a three-dimensional viscous flow, the computation time to obtain the same periodic flow with a time-marching solution of a sufficiently fine time step was about 1/18 in the time-spectral method. The method is expected for applications to calculating dynamic derivatives of aircrafts or wing-flutter problem where the flow responses to small-amplitude oscillations are used to judge the stability.%数値流体力学(CFD)の計算規模の増大と計算精度の向上により，CFDを用いた航空機の空力動安定解析が可能になりつつある.動安定問題は，機体を剛体と見なしてその運動と流体の連成する姿勢安定性や，主翼等の弾性変形を考慮した空力弾性応答，あるいはそれらの組み合わせによる問題を含む.著者らは，定常巡航状態だけでなく，非定常特性を考慮した航空機の空力設計サイクルを確立することを目標にこれらの問題に取り組み，剝離渦による翼の自励振動や，詳細な構造解析モデルを用いた翼のフラッター予測の研究を行ってきた.移動物体まわりの流れを時間発展方程式により解く場合，特に壁面付近で極端に小さな格子幅を必要とする高レイノルズ数流れでは，時間精度と計算効率を両立する時間進行法が必要となる.時間進行法は任意の非定常問題に用いられるが，注目する現象を解像するために適切に小さなタイムステップが必要であり，本質的に定常計算の数倍から数十倍の計算時間を要する.一方で，航空機の動安定微係数やフラッター安定判別は，定常解まわりに調和振動を行う物体(機体，翼)に作用する空気力から推定されるため，物体の強制振動による非定常流れが得られれば十分であることが多い.特に機体設計の観点から，多数の条件の解析を効率的に行えることが重要である.そこで本研究では，従来の時間進行法に代えて，周期解を効率的に得るための時間スぺクトル法を開発し，検証計算を行う.時間スペクトル法CFDは，Hallらによって二次元タービン翼列の振動流れの解析に初めて用いられ,非線形周波数領域法，調和バランス法などとも呼ばれる.いずれも流体の保存変数の時間フーリエ級数展開係数を未知数とする新たな支配方程式を導出し，擬似時間の収束解として未知数を得る.擬似時間の進行には，主に陽解法にマルチグリッドを併せた手法が用いられ，陰解法を導入する試みでは，打ち切り周波数に応じて大きさの決まる大規模粗行列をGMRES法等の汎用的な行列解法で解いている.本稿では，時間スペクトル法の擬似時間の収束加速に，既存の時間陰解法を利用した容易で効率的な手法を示し，強制振動下の二次元翼(NACA0012)，及び実用的に設計された三次元超臨界翼(LANN翼)の遷音速非定常解により，精度と効率を確認する.
机译：开发了一种CFD的时谱或降频方法，代替了用于模拟振荡体周围周期性非定常流动的时间步长方法，并通过与跨音速流实验的比较验证了该方法的效率和准确性二维和三维机翼对于三维粘性流，在时间谱中使用足够精细的时间步长的时间步解获得相同周期流的计算时间约为1/18该方法有望用于计算飞机或机翼颤振问题的动态导数，其中使用对小振幅振荡的流动响应来判断稳定性。％计算流体力学（CFD）计算规模和准确性随着CFD的改进，使用CFD分析飞机的空气动力稳定性成为可能，动态稳定性问题被认为是刚体，姿态和流体的稳定性与其运动和主翼的弹性变形有关。作者针对建立这些航空器的空气动力学设计周期的目的解决了这些问题，该周期考虑了非稳态特性以及稳态巡航条件。 ，我们一直在研究由于分离涡流引起的叶片自激振动，并使用详细的结构分析模型对机翼颤动进行了预测。当通过时间演化方程求解时，特别是对于在壁表面附近需要极小的网格宽度的高雷诺数流，需要同时实现时间精度和计算效率的时间提前方法。尽管它用于解决问题，但是它需要一个适当小的时间步长来解决关注的现象，并且本质上需要固定计算时间的几到几十倍。由于微分系数和颤振稳定性的确定是根据作用在围绕稳定解决方案振荡的身体（机身，机翼）上的空气动力估算的，因此，由于身体的强制振动而获得非稳定流动就足够了。特别是，从机身设计的角度出发，重要的是要有效地分析许多条件，因此，在本研究中，代替了传统的时间进度方法，而是使用了有效获取周期解的时间扫描方法。提出了频谱方法并进行了验证计算，霍尔等人首先采用了时频方法CFD，对二维涡轮叶栅的振荡流进行了分析，也被称为非线性频域法或谐波平衡法。我们以流体守恒变量的时间傅立叶级数膨胀系数为未知数，导出了一个新的控制方程，并以伪时间的收敛解获得了该未知数。为了尝试引入隐式方法，通过通用矩阵求解方法（例如GMRES方法）来解决其大小取决于截断频率的大规模粗矩阵。给出了一种简单有效的方法，利用现有的时间隐式方法进行加速，二维叶片（NACA0012）在强迫振动下的跨音速和实际设计的三维超临界叶片（LANN叶片）使用不稳定的解决方案确认准确性和效率。

著录项

相似文献

  • 外文文献
  • 中文文献
  • 专利
获取原文

客服邮箱：kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备：11010802029741号 ICP备案号：京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有

  • 客服微信

  • 服务号