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一种结合气体雷诺方程及可压缩NS方程的流场计算方法 

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申请/专利权人:西安十沣软件科技有限公司

摘要:本发明属于流体力学技术领域,具体公开了一种结合气体雷诺方程及可压缩NS方程的流场计算方法,包括以下步骤:对整个流场生成直角自适应网格;基于嵌入边界法,在直角自适应网格中构造离散的曲面,并在离散单元处计算缝隙的厚度;利用NS方程计算缝隙外部流场;利用气体雷诺方程计算缝隙内部的流场,得到缝隙区域的压力分布;对缝隙外部流场和缝隙内部的流场进行耦合迭代,得到整个区域的流场计算结果。本发明方法能够大大提高工程实际应用中含接触问题的流场数值计算效率,具有较好的应用前景,解决了现有方法在微小厚度内进行网格划分、重绘困难,以及由于与外部网格尺度差别巨大导致的流场计算复杂度高的问题。

主权项:1.一种结合气体雷诺方程及可压缩NS方程的流场计算方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.对整个流场生成直角自适应网格,具体包括以下步骤:S11.定义相互接触的物体A和物体B;S12.对与物体A和物体B表面相交的直角单元C进行标记,在缝隙曲率大于预设阈值处进行网格加密,并指定网格加密的最大水平;S13.根据所设定的网格加密的最大水平,设定各坐标轴方向的基础网格数,并利用插值法生成基础网格;S14.对基础网格进行网格细化,生成直角自适应网格;所述网格细化具体为:用一个由个单元组成的细化块来替换或覆盖单个粗单元,其中,r表示细化因子,d表示网格加密水平;S2.基于嵌入边界法,在直角自适应网格中构造离散的曲面,并在离散单元处计算缝隙的厚度,具体包括以下步骤:S21.基于嵌入边界法,对直角自适应网格进行切割,得到切割的单元;S22.对所有的直角单元C进行分类,并确定缝隙内部单元Ci和缝隙边缘的单元Cb;S23.计算缝隙边缘的单元Cb和物体A表面与物体B表面的切割断面,作为缝隙外部场和缝隙内部场之间的界面;S24.根据切割的单元,利用离散的多个切割面对物体A和物体B的外形进行近似处理,并计算得到各离散单元处缝隙的厚度,具体为:S241.计算缝隙内部单元Ci与物体A的曲面或物体B的曲面的切割网格,构成缝隙内部网格;S242.基于缝隙内部单元Ci,计算出各缝隙内部单元处物体A表面和物体B表面之间的法向距离,作为缝隙的厚度;S243.根据缝隙内部网格,构建缝隙内部的二维曲面网格,并在各个离散点处设置缝隙的厚度数据;S3.利用NS方程计算缝隙外部流场;S4.根据离散单元处缝隙的厚度利用气体雷诺方程计算缝隙内部流场;S5.对缝隙外部流场和缝隙内部流场进行耦合迭代,直至缝隙外部流场和缝隙内部流场的耦合结果满足收敛条件;S6.进行下一个时间步的计算,直至达到预设的时间步,完成流场计算,若在计算的过程中物体A和物体B发生运动,则需重复步骤S1至步骤S4,直至完成所有时间步的计算。

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