復雜化學反應流并行數(shù)值模擬.pdf

1、高精度、高效率、穩(wěn)定的數(shù)值模擬一直是復雜化學反應流研究的重要內(nèi)容之一。本文對復雜化學反應流并行數(shù)值模擬技術(shù)展開研究，主要有對非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格上多組分含有限速率化學反應N-S方程的數(shù)值離散技術(shù)、基于彈簧方法和局部網(wǎng)格重構(gòu)法相結(jié)合的非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格技術(shù)和PC集群系統(tǒng)中的并行計算技術(shù)，主要內(nèi)容如下： 1)以非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上有限體積思想為基礎，采用高精度計算格式來分辨激波、接觸面等強間斷，基元反應模型來模擬化學反應非平衡過程，而組分擴散以及能量的傳

2、遞同樣采用有限體積的方法計算，使計算結(jié)果更加接近于真實流場。對帶有攻角高速飛行錐形彈丸誘導的三維斜爆轟波流場進行了數(shù)值模擬，獲得了與實驗照片相吻合的結(jié)果。 2)采用彈簧方法和局部網(wǎng)格重構(gòu)法相結(jié)合的動網(wǎng)格技術(shù)實現(xiàn)了快速、優(yōu)質(zhì)地模擬化學非平衡流場中邊界的大位移運動，為了克服網(wǎng)格變形或重構(gòu)引起的質(zhì)量不守恒，采用積分重映求取新網(wǎng)格上流場狀態(tài)參數(shù)。對高速運動彈丸貫穿整個計算域的膛口高度欠膨脹燃氣射流進行了數(shù)值模擬，描述了初始流場、火藥燃氣

3、流場、彈丸和射流、射流與沖擊波之間的相互作用以及膛口焰的形成及發(fā)展等，驗證了該算法可以快速、優(yōu)質(zhì)地模擬非定常流場中邊界的大位移運動。 3)高精度計算格式、化學反應源項的剛性和大位移的運動邊界處理都給計算和存儲帶來了沉重的負擔，單機資源不足和計算時間長的問題凸現(xiàn)，利用PC機和局域網(wǎng)資源建立分布存儲式并行計算系統(tǒng)，并基于非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格和分區(qū)算法開發(fā)了復雜化學反應流場數(shù)值模擬的并行計算程序，對高速飛行實驗彈丸誘導的斜爆轟波流場和含有大位