基于黎曼問題的翼型大攻角固壁邊界處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于黎曼問題的二維翼型大攻角固壁邊界處理方法，針對(duì)控制方程為歐拉方程的二維翼型大攻角問題，在滑移固壁的法向方向上提出一個(gè)黎曼問題，并通過基于激波或者稀疏波關(guān)系式來求解該黎曼問題，從而得到固壁邊界上的值，給出固壁邊界條件；該方法充分地利用黎曼問題解的保正性，解決了通常固壁邊界條件容易出現(xiàn)負(fù)壓力的問題，而且該方法也用于小攻角情況，具有一般適用性。本發(fā)明的積極效果是：該固壁邊界處理方法解決了大攻角下二維翼型流場計(jì)算中容易出現(xiàn)負(fù)壓的問題，同時(shí)該方法可以用于一般的流場計(jì)算固壁處理，具有很好通用性。
【專利說明】基于黎曼問題的翼型大攻角固壁邊界處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可壓縮流體的數(shù)值模擬中的固壁邊界處理，尤其是翼型繞流計(jì)算和大 攻角下數(shù)值計(jì)算中的固壁邊界處理方法

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代高性能戰(zhàn)斗機(jī)和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈為了獲得良好的飛行機(jī)動(dòng)性和敏捷性，往往要求在 很大的攻角下飛行。大迎角飛行與機(jī)動(dòng)是現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的重要特征之一，能夠準(zhǔn)確地模擬大 迎角非定常流場結(jié)構(gòu)及預(yù)測相應(yīng)的大迎角非定常氣動(dòng)力特性，對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)及其控制系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在大攻角下的流場比較復(fù)雜，現(xiàn)在的商業(yè)軟件和數(shù)值算法在計(jì)算機(jī)翼 繞流流場時(shí)，當(dāng)攻角到達(dá)一定程度（大概20度）之后，容易出現(xiàn)負(fù)壓問題導(dǎo)致計(jì)算失敗。這 是因?yàn)樵诖蠊ソ窍聶C(jī)翼上緣背部出現(xiàn)一個(gè)低壓區(qū)，簡單的邊界處理或者非物理的處理都可 能在邊界附近出現(xiàn)負(fù)壓，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行正確的數(shù)值模擬。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決機(jī)翼大攻角繞流計(jì)算中現(xiàn)有固壁邊界處理技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了 一種基于黎曼問題的固壁邊界處理方案，利用固壁邊界附近單元和固壁邊界條件來構(gòu)造一 個(gè)黎曼問題，通過該黎曼問題來求得壁面上的壓力、密度等狀態(tài)量，根據(jù)黎曼問題的保正 性，從而解決了傳統(tǒng)方法容易在大攻角下出現(xiàn)負(fù)壓的問題，且該方法對(duì)于小攻角下情況也 具有適用性。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于黎曼問題的固壁邊界處理，其特征是：在固壁附近單元處利用邊界條件來 構(gòu)造一個(gè)黎曼問題，其狀態(tài)分別為：
其中分別表示壁面鄰近單元的密度，法向速度和壓力，均為已知； 分別表示壁面上密度，法向速度和壓力，其中根據(jù)邊界類型給出，比如滑移邊界條件上 U? = 〇<.
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的黎曼問題，其特征是：未知量Spw，Pw，其余為已知量，且利 用激波關(guān)系式可以得到，
其中Y是流體的比熱容比，對(duì)于理想氣體而言Y = 1.4,令$ =競-1，則上式可以改 寫成
根據(jù)s就可以得到壁面壓力Μ =Ρ·2(1 +4上述有兩個(gè)解，需要一個(gè)準(zhǔn)則來判斷哪個(gè) 是需要的解。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的黎曼問題以及根據(jù)黎曼問題解得壁面壓力pw，其特征是： Pw必須為正值，且當(dāng)流體流向壁面時(shí)，壁面壓力增大，從而Pw > P2反之，當(dāng)流體流離壁面時(shí)， 壁面壓力減小，此時(shí)Pw < P2。因此，根據(jù)壁面附近的單元2的法向速度來選擇pw，也就是
需要根據(jù)上式唯一確定S,通過pw = p2(s+l)唯一的確定壁面壓力pw。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的黎曼問題以及根據(jù)黎曼問題待求壁面密度Pw，其特征 是：P w必須為正值，且滿足密度和壓力的關(guān)系式：
從而確定pw，且保為正值。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104050383SQ201410300846
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】劉鐵鋼, 王正 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)