一种可压缩流IB方法及其在气体动理论格式中的应用

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• 英文论文题名：An immersed-boundary method for compressible viscous flow and its application in gas-kinetic BGK scheme
• 论文作者：袁瑞峰 ; 钟诚文
• 英文论文作者：Ruifeng Yuan ; Chengwen Zhong ; National Key Laboratory of Science and Technology on Aerodynamic Design and Research ; Northwestern Polytechnical University
• 年：2016
• 作者机构：西北工业大学翼型叶栅空气动力学国家级重点实验室;
• 论文关键词：浸入边界法 ; 影单元 ; 气体动理论格式 ; 可压缩流 ; 运动边界
• 英文论文关键词：immersed-boundary method ; ghost cell ; gas-kinetic scheme ; compressible flow ; moving boundary
• 会议召开时间：2016-11-25
• 会议录名称：2016年航空科学与技术全国博士生学术论坛摘要集
• 语种：中文
• 分类号：V211
• 学会代码：XBHH
• 会议名称：2016年航空科学与技术全国博士生学术论坛
• 会议地点：中国陕西西安
• 主办单位：西北工业大学研究生院、中国高校航空学院院长联席会
• 学会名称：西北工业大学航空学院
• 页数：2
• 文件大小：570k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

本文提出一种浸入边界法(immersed-boundary method,IB方法)并将其应用于气体动理论格式(gas-kinetic scheme,GKS)中,对含静止/移动边界的不可压/可压粘性流动问题进行模拟。本文采用了影单元来施加边界条件,并提出一种"当地边界定义"的思路来确定影单元,使得同一影单元对不同边界可以有不同的构造方式,从而消除影单元的奇异性问题。此外,本文使用了简单的时间外推来解决"fresh-cell"问题。算例方面,本方法首先应用于GKS中进行Taylor-Couette流动模拟,验证了方法的二阶精度。之后,本文进行了运动翼型绕流的模拟,验证了方法的有效性。
An immersed-boundary(IB) method is proposed and applied in the gas-kinetic BGK scheme to simulate incompressible/compressible viscous flow with stationary/moving boundary. In present method the ghost-cell technique is adopted to fulfill the boundary condition on the immersed boundary. A novel idea "local boundary determination" is put forward to identify the ghost cells, each of which may have several different ghost-cell constructions corresponding to different boundary segments, thus eliminating the singularity of the ghost cell. Furthermore, the so-called "fresh-cell" problem when implementing the IB method in moving-boundary simulation is resolved by a simple extrapolation in time. The method is firstly applied in the gas-kinetic BGK scheme to simulate the Taylor-Couette flow, where the second-order spatial accuracy of the method is validated. Then the test case of compressible flow around a moving airfoil is conducted to verify the capability of the present method in simulating compressible flow and handling the moving boundary.

引文