项目名称: 基于浸入边界法的复杂动边界紊流的数值模拟

项目编号: No.11472134

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 周春华

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 75万元

中文摘要: 本项目将研究基于当地DFD(Domain-Free Discretization)的复杂动边界紊流的数值模拟方法。主要研究内容包括:(1)当地DFD方法的改进和发展;(2)当地DFD方法在大涡模拟(LES)和雷诺平均N-S方程(RANS)框架下的实施;(3)复杂流动情形下,适用于浸入边界法的紊流壁面模型的建立;(4)三维动边界非定常流动的网格动态自适应处理;(5)流体运动方程与固体运动方程的高效耦合求解;(6)数值方法的验证以及包含复杂运动边界的紊流的数值模拟和相关现象的物理分析。本项目研究,理论上极大地拓展了偏微分方程浸入边界解法的适用范围,在高效、准确模拟自然界和工程中的复杂动边界紊流方面具有广阔的应用情景,在国防科技建设中更具有重要的现实意义。

中文关键词: 浸入边界法;紊流模拟;流固耦合;网格自适应;紊流壁面模型

英文摘要: This research work concentrates on the numerical simulation of turbulent flows with complex moving-boundaries by the local Domain-Free Discretization (DFD) method. The main content of the work includes: (1) the improvement and development of the local DFD method; (2) implementation of the local DFD method in the framework of the large eddy simulation (LES) and Reynolds averaged Navier-Stokes equations (RANS); (3) construction of the turbulence wall-layer model for the immersed boundary method to simulate complex flows; (4) dynamic mesh adaptation for the simulation of three-dimensional unsteady flows with moving-boundaries; (5) efficient algorithms to solve the coupled system of flow equations and structural equations; (6) validation of the present methods through numerical experiments, numerical simulations of various complex turbulent flows with moving-boundaries and physical interpretation of the concerned flows. Overall, this research work will dramatically expand the ability of the immersed boundary methods for solving the partial differential equations, have a broad foreground in the efficient and accurate numerical simulations of turbulent flows with complex moving-boundaries in nature and engineering, and particularly have a practical significance in the development of defence technology.

英文关键词: immersed boundary method;numerical simulation of turbulent flows;fluid-structure interaction;mesh adaptation;turbulence wall-layer model

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