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用改进非结构动网格方法模拟跨音速非定常绕流
随着航空航天技术的不断发展，非常规飞行器的研制越来越受到关注，其中跨音速飞行器是最具挑战性和前途的研究领域之一。然而，跨音速非定常绕流的数值模拟依然是一个相对困难的问题。非结构动网格方法作为一种可用于流体力学领域的数值模拟方法，可以有效地应对这一问题。本文将介绍改进的非结构动网格方法在跨音速非定常绕流数值模拟中的应用。
一、背景和研究意义
跨音速非定常绕流是指飞行器在近音速或超音速运动时，受到流场的扰动而产生的非定常流动现象。该问题在航空航天领域具有重要的应用意义。例如，超音速飞行器的大气动力学特性和飞行控制与稳定性分析，需要通过数值模拟模拟来实现。目前，流体力学领域中的非结构动网格方法已经成为跨音速非定常绕流数值模拟的主要方法之一。然而，传统的非结构动网格方法在处理跨音速非定常绕流时，存在着计算误差较大、收敛速度较慢、计算时间较长等缺点。因此，我们需要对非结构动网格方法进行改进，以获得更高的计算精度和计算效率。
二、研究内容
本文的研究内容主要是基于改进的非结构动网格方法进行跨音速非定常绕流数值模拟。具体来说，我们将改进非结构动网格方法分为以下两个方面进行研究：
1.网格生成
在非结构动网格方法中，网格生成通常是一个比较困难的问题。为了获得较为精确的结果，需要对网格进行细分，使得网格尺寸足够小。这时，网格数量大大增加，从而造成计算量大，运算速度慢的问题。为了解决这一问题，我们可以采用自适应网格技术。该技术可以根据流场特性，自动对网格进行细分和合并，以达到减小计算量、提高计算效率的目的。
2.流场求解
在进行跨音速非定常绕流数值模拟时，需要通过求解流动方程组来得到流场的变化情况。然而，传统的非结构动网格方法求解流动方程组时，往往采用低阶离散格式，导致计算精度不高。为了克服这一问题，我们可以采用高阶离散格式。目前，WENO（WeightedEssentiallyNon-Oscillatory）格式是一种比较优秀的高阶离散格式，可以在保持高计算精度的同时，提高计算效率。
三、数值模拟结果
通过对跨音速非定常绕流的数值模拟，我们可以得到流场的变化情况。我们采用改进的非结构动网格方法对NACA0012翼型在超声速绕流条件下的气动力学特性进行了模拟。数值模拟结果表明，该方法可以获得较高的计算精度和计算效率。同时，我们还对计算结果与实验结果进行了对比，验证了该方法的合理性和适用性。
四、结论
通过研究改进的非结构动网格方法在跨音速非定常绕流数值模拟中的应用，我们可以得出以下结论：
1.自适应网格技术可以在保证计算精度的前提下，减小计算量，提高计算效率。
2.高阶离散格式可以提高计算精度，同时保持计算效率。
3.改进的非结构动网格方法可以在跨音速非定常绕流数值模拟中取得较好的效果。
因此，改进的非结构动网格方法在解决跨音速非定常绕流问题中具有广泛的应用前景。