復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)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(fù)雜化學(xué)反應(yīng)流研究的重要內(nèi)容之一。本文對(duì)復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)流并行數(shù)值模擬技術(shù)展開研究，主要有對(duì)非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格上多組分含有限速率化學(xué)反應(yīng)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(dòng)網(wǎng)格技術(shù)和PC集群系統(tǒng)中的并行計(jì)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(chǔ)，采用高精度計(jì)算格式來分辨激波、接觸面等強(qiáng)間斷，基元反應(yīng)模型來模擬化學(xué)反應(yīng)非平衡過程，而組分?jǐn)U散以及能量的傳

2、遞同樣采用有限體積的方法計(jì)算，使計(jì)算結(jié)果更加接近于真實(shí)流場。對(duì)帶有攻角高速飛行錐形彈丸誘導(dǎo)的三維斜爆轟波流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，獲得了與實(shí)驗(yàn)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(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速、優(yōu)質(zhì)地模擬化學(xué)非平衡流場中邊界的大位移運(yùn)動(dòng)，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(duì)高速運(yùn)動(dòng)彈丸貫穿整個(gè)計(jì)算域的膛口高度欠膨脹燃?xì)馍淞鬟M(jìn)行了數(shù)值模擬，描述了初始流場、火藥燃?xì)?/p>

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(yàn)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(yùn)動(dòng)。 3)高精度計(jì)算格式、化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)的剛性和大位移的運(yùn)動(dòng)邊界處理都給計(jì)算和存儲(chǔ)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，單機(jī)資源不足和計(jì)算時(shí)間長的問題凸現(xiàn)，利用PC機(jī)和局域網(wǎng)資源建立分布存儲(chǔ)式并行計(jì)算系統(tǒng)，并基于非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格和分區(qū)算法開發(fā)了復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)流場數(shù)值模擬的并行計(jì)算程序，對(duì)高速飛行實(shí)驗(yàn)彈丸誘導(dǎo)的斜爆轟波流場和含有大位