CFD++介绍

CFD++/CAA++介绍张杰博士2009年9月24日报告内容¾气动分析软件CFD++/CAA++介绍¾CFD++/CAA++小结„美国MetacompTechnologies公司，1994年成立„创始人：SukumarChacravathyMetacomTech公司„凭借精确、快速、可靠，获得了美国波音、NASA等航空、航天部门的认可，在航空、航天市场占有率高达90％。特别是高超声速空气动力学数值模拟领域有极高的声誉。MetacomTech公司CFD++的UNIFIED原则CFD++的软硬件平台支持CFD++的流动求解范围CFD++的数值方法CFD++的高效解决方法CFD++的非定常处理CFD++的湍流和转捩CFD++的湍流模型CFD++的物理模型CFD++的重点应用领域CFD++的精度CFD++的可信度CFD++的效率Benchmark:DLR模型Benchmark:阻力预测Benchmark:阻力预测典型应用:F18战斗机典型应用:直升机典型应用:飞机模拟典型应用:大规模数值模拟CFD++求解高速流动-轨道器CFD++求解高速流动-X38¾Mach6.0,40.0degreeangleofattack;¾turbulentflowsingleequationRtmodel,wallfunction;¾heattransfereffects.Thepicturesshowvehicle:¾wallpressureandtemperature;¾representativestreamlines;¾crossflowbehavior.CFD++求解高速流动-导弹AerodynamicsofNon-AxisymmetricMissiles:¾FortheU.SArmyResearchLaboratory;¾Matchedwellwithexperimentdata;CFD++求解高速流动-火箭分离StageSeparation:¾FortheU.SArmyResearchLaboratory;¾ShowmovingmeshabilityofCFD++;¾Matchedwellwithexperimentdata.CFD++求解高速流动-化学反应¾FreeStreamMachnumber5.9¾PlumeexpandstoMach12.0¾15Species,18Reactions,Totalof21equations¾Capturedthere-compressionpointsuccessfully¾MatchedexperimentaldataverywellCFD++求解高速流动-预混燃烧实验纹影甲烷水温度CFD++求解高速流动-高超进气道¾Machnumber8.3,250,000cells¾Y+~60,withwallfunctionandheattransfer¾OneequationRtmodelturbulentmodel¾MatchedexperimentaldataverywellCAA++介绍计算气动声学背景介绍„计算气动声学（CAA）为气动力学和声学交叉的分支学科，着重研究流动及其物体作用导致噪声的机理。„声场脉动量比流动物理参数量级相差悬殊，对时间、空间离散格式要求较高，否则数值误差会掩盖噪声效应；„空间、时间尺度范围较宽，造成计算域较大，对计算机资源提出很高要求。„1992年，美国ICASE和NASA联合举办了讨论会，确立了（CAA）的地位。CAA理论的发展以声学模拟理论的建立为标志，其主要特点有：CAA++的技术创新„先进的气动声学求解工具NLAS。„气动声学预测不再受经验模型或LES的限制；RANS/LESNLASCAA++处理过程CFD++噪声源CAA++最终结果(稳态ASM或RSM)(声学方程)(BCs和ICs)RANS,LES或混合RANS/LESCAA++ASM:代数应力模型RSM：雷诺应力模型CAA++优点„降低了近壁区的网格需求量；„降低了远场的网格需求量。DNSLES混合RANS/LESCAA++NLASCAA++特点„全频域分析；„先进的亚网格噪声源随机模型；„解析拓展未求解尺度和远场。喷管流动噪声分析NLASsimulationofthenear-fieldtransonicjetflow¾atransoniccoldairjetissuingfromaconvergingnozzlesection;¾Theinitialstatisticsfortheacousticssolverwerecomputedusingacubick-epsilonRANSmodel;¾theacousticsdatawassubsequentlyinterpolatedontoanacousticsmeshwithareducedouterdomainandrelaxednear-wallstretching;¾far-fieldboundarytreatmentallowedNLAStooperateonameshofapproximately500,000cells,comparedwith3.5millionforthatoftheinitialsteady-stateRANScalculation.AcousticsSimulationoftheFlow-InducedNoisefromaTransonicJet:三段翼型噪声计算结果NLASsimulationofhigh-lifttrap-wingconfiguration¾lowMachnumberflowoverahigh-liftdevice;¾TheNLASsimulationisshownhereintermsoftheacousticpressureradiatedfromtheturbulentshearlayersand,inparticular,theseparatedflowintheslatcove.AcousticsSimulationoftheFlow-InducedNoisefromaHigh-LiftTrap-WingConfiguration:CFD++/CAA++小结Thanksforyourattention!