非结构动网格生成的弹簧-插值联合方法

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1、第31卷第7期2010年7月航空学报ACTAAERONAUTlCAETASTRONAUTICASINICAV01．3lNo．7July2010文章编号：1000—6893(2010)07—1389一07非结构动网格生成的弹簧一插值联合方法周璇，李水乡，陈斌(北京大学工学院力学与空天技术系湍流与复杂系统国家重点实验室，北京100871)Spring-interpolationApproachforGeneratingUnstructuredDynamicMeshesZhouXuan，LiShuixiang

2、，ChenBin(StateKeyLaboratoryforTurbulenceandComplexSystems，DepartmentofMechanicsandAerospaceEngineering，CollegeofEngineering，PekingUniversity，Beijing100871，China)摘要：提出了基于弹簧法的两点改进，以解决边界发生大变形时的非结构网格变形问题。为了使边界运动引起的网格变形能更好地由边界传递到内部网格中，提出了一种新的基于Delaunay网格插值的弹簧

3、倔强系数逐层改进方法。为了提高弹簧法的计算效率，引入背景网格和直接插值方法，提出了弹簧一插值法。弹簧一插值法首先生成计算域的背景网格(粗网格)，然后由弹簧法求解边界运动引起的背景网格变形，最后利用变形后的背景网格直接插值得到计算网格的变形。算例结果表明：改进后的方法一方面有效地提高了动网格的变形能力和变形后的网格质量；另一方面通过降低弹簧法的求解规模，显著地提高了动网格的变形效率。关键词：动网格；网格变形；非结构网格；弹簧法；背景网格；Delaunay网格中图分类号：V211．3文献标识码：AAbstr

4、act：ThearticlepresentstWOimprovementsonthespringanalogyforunstructuredmeshdeformationinengineeringapplicationsinwhichlargeboundarymotionsareencountered．AgraduallyupdatingschemewhichgeneratesgradientspringstiffnessbytheinterpolationmethodonDelaunaygraphis

5、proposedtOimprovethedeformationspread．Thespring-interpolationapproachisproposedtOimprovetheefficiencyofthespringana-logy．Theapproachfirstgeneratesabackgroundmesh(coarsemesh)ofthesolutiondomain．Thenthedefor-mationofthebackgroundmeshcausedbyboundarymovemen

6、tsissolvedbyaspringanalogy．Finally，thede—formationofthecomputationalmeshisobtainedbyaninterpolationmethodonthebackgroundmesh．Exam—piesdemonstratethatthepresentedmethodsignificantlyimprovesthedeformingabilityofmeshesaswellasthemeshqualityafterdeformation．

7、Additionally，examplesalsoshowthattheproposedapproachimprovestheefficiencyofmeshdeformationeffectivelybyreducingtheorderoftheequationsofthespringanalogy．Keywords：dynamicmeshes；meshdeformation；unstructuredmesh；springanalogy；backgroundgrid；I)elau—naygraph在工

8、程实际问题的数值模拟中，常常需要求解边界运动等非定常流动问题。如自由表面问题、多体分离问题、强迫振动问题及流固耦合问题等。求解这类非定常问题需要改变流场计算网格以适应边界的运动。动网格方法是解决这类问题的关键技术，尤其对于多体作相对运动或边界作不规则变形运动的非定常问题。弹簧近似法(下文简称弹簧法)是目前被广泛应用的网格变形方法。弹簧法简单易于实现，但需要迭代求解方程组，而且变形量有限。文献[1]～文献[4]通过增加扭转弹簧、虚拟弹簧或结合