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

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-X38

¾Mach 6.0 ,40.0 degree angle of attack;

¾turbulent flow single equation Rt

model, wall function;

¾heat transfer effects.

The pictures show vehicle:

¾wall pressure and temperature;

¾representative streamlines;

¾crossflow behavior.

CFD++求解高速流动-导弹

Aerodynamics of Non-Axisymmetric Missiles:

¾For the U.S Army Research Laboratory;

¾Matched well with experiment data;

CFD++求解高速流动-火箭分离

Stage Separation:

¾For the U.S Army Research Laboratory;

¾Show moving mesh ability of CFD++;

¾Matched well with experiment data.

CFD++求解高速流动-化学反应

¾Free Stream Mach number 5.9

¾Plume expands to Mach 12.0

¾15 Species, 18 Reactions ,Total of 21 equations

¾Captured the re-compression point successfully

¾Matched experimental data very well

CFD++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

¾Mach number 8.3,250,000 cells

¾Y+~60,with wall function and heat transfer

¾One equation Rt model turbulent model

¾Matched experimental data very well

CAA++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/LES NLAS

CAA++ CFD++

CAA++

混合CAA++

CAA++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

NLAS simulation of the near-field transonic jet flow

¾a transonic cold air jet issuing from a converging nozzle section;

¾The initial statistics for the acoustics solver were computed using a cubic k-epsilon RANS model;

¾the acoustics data was subsequently interpolated on to an acoustics mesh with a reduced outer domain and relaxed near-wall stretching;

¾far-field boundary treatment allowed NLAS to operate on a mesh of approximately 500,000 cells, compared with 3.5 million for that of the initial steady-state RANS calculation.

Acoustics Simulation of the Flow-Induced Noise from a Transonic Jet: