航空学报
航空學報
항공학보
Acta Aeronautica ET Astronautica Sinica
2015年
10期
3218-3227
,共10页
计算流体力学%线性化模型%伴随方程%自动微分%降阶模型
計算流體力學%線性化模型%伴隨方程%自動微分%降階模型
계산류체역학%선성화모형%반수방정%자동미분%강계모형
computational fluid dynamics%linearized model%adjoint equation%automatic differentiation%reduced order model
计算流体力学(CFD)方法不仅仅起到数值模拟的作用,它本身是一个复杂的非线性系统.在流动稳定性分析、气动弹性分析、优化设计以及流动控制等领域,从系统的角度出发,对CFD数学模型线性化后,可以对模型的系统矩阵进行定量分析获得更多的系统特性.但是CFD数学模型往往非常复杂且阶数很高,因此其线性化系统矩阵的获得比较困难.鉴于此,采用人工编程和自动微分相结合,构造有限体积法并行CFD模型的线性化系统矩阵.其中自动微分只被用来得到每个界面通量的局部雅可比矩阵,而采用人工编程方法来实现并行环境下的稀疏雅可比矩阵的组装.线性化系统的并行求解采用了块雅可比预处理的广义最小残量法,每个并行进程内部则采用零填充不完全LU分解预处理.为了验证这种线性化方法,上述方法被用于:①NACA 0012翼型的非定常绕流线性系统构造与求解;②NACA 0012翼型稳态流动的伴随方程构造与求解;③AGARD wing 445.6机翼颤振问题降阶建模.上述三个算例的结果与CFD模拟的吻合一致.
計算流體力學(CFD)方法不僅僅起到數值模擬的作用,它本身是一箇複雜的非線性繫統.在流動穩定性分析、氣動彈性分析、優化設計以及流動控製等領域,從繫統的角度齣髮,對CFD數學模型線性化後,可以對模型的繫統矩陣進行定量分析穫得更多的繫統特性.但是CFD數學模型往往非常複雜且階數很高,因此其線性化繫統矩陣的穫得比較睏難.鑒于此,採用人工編程和自動微分相結閤,構造有限體積法併行CFD模型的線性化繫統矩陣.其中自動微分隻被用來得到每箇界麵通量的跼部雅可比矩陣,而採用人工編程方法來實現併行環境下的稀疏雅可比矩陣的組裝.線性化繫統的併行求解採用瞭塊雅可比預處理的廣義最小殘量法,每箇併行進程內部則採用零填充不完全LU分解預處理.為瞭驗證這種線性化方法,上述方法被用于:①NACA 0012翼型的非定常繞流線性繫統構造與求解;②NACA 0012翼型穩態流動的伴隨方程構造與求解;③AGARD wing 445.6機翼顫振問題降階建模.上述三箇算例的結果與CFD模擬的吻閤一緻.
계산류체역학(CFD)방법불부부기도수치모의적작용,타본신시일개복잡적비선성계통.재류동은정성분석、기동탄성분석、우화설계이급류동공제등영역,종계통적각도출발,대CFD수학모형선성화후,가이대모형적계통구진진행정량분석획득경다적계통특성.단시CFD수학모형왕왕비상복잡차계수흔고,인차기선성화계통구진적획득비교곤난.감우차,채용인공편정화자동미분상결합,구조유한체적법병행CFD모형적선성화계통구진.기중자동미분지피용래득도매개계면통량적국부아가비구진,이채용인공편정방법래실현병행배경하적희소아가비구진적조장.선성화계통적병행구해채용료괴아가비예처리적엄의최소잔량법,매개병행진정내부칙채용령전충불완전LU분해예처리.위료험증저충선성화방법,상술방법피용우:①NACA 0012익형적비정상요류선성계통구조여구해;②NACA 0012익형은태류동적반수방정구조여구해;③AGARD wing 445.6궤익전진문제강계건모.상술삼개산례적결과여CFD모의적문합일치.
