成娟[1]2001年在《非结构网格粘性流动计算研究》文中认为气体流场的数值模拟（CFD）方法，由于具有高效、快捷以及费用低的特点，在飞机设计中正得到越来越多的重视与应用。如何模拟具有复杂外形飞行器的有粘、有旋、非线性的真实流场是当今CFD方法的发展方向。 本文的主要工作是研究如何运用非结构网格对复杂流场进行Navier-Stokes方程计算。实现N-S方程计算的困难在于：1．网格生成。2．N-S方程数值解法。3．湍流模型。 围绕以上几方面的问题，本文作了较为系统的研究，主要的研究工作有： 1．提出一种非结构网格自适应的新策略。这种新的自适应方法不同于传统的自适应法如加点法、修改背景网格法。它在网格需要加密处，布置一些小的叁角形单元，并以这些单元的边作为初始推进波阵面的一部分。在推进过程中，小单元附近自然生长出尺寸逐渐变大的单元。数值算例显示新的自适应方法是非常成功的。 2．根据物理学中的弹簧原理，提出一种半非结构网格生成的新方法，即挤压法。它首先在流场内运用推进波阵面技术生成无粘非结构网格；然后利用弹簧原理，移动各网格点的位置，在物面附近挤出一附面层厚度的距离；再在附面层内利用结构网格生成质量较高的大长宽比的网格。挤压法的优点是能实现附面层内外网格的光滑过渡。 3．将Jameson的格心有限体积法推广到N-S方程中，成功地实现了非结构网格上的叁维有粘流场流动计算。 4．为了湍流模型方程数值格式的稳定性，湍流模型的源项须作小心的处理。本文对各种源项的性质作了详尽的理论分析，从理论上推导出每种源项应采取的数值处理方法。 5．在非结构网格上构造格心显式格式求解Baldwin-Barth—方程湍流模型，并运用Von Neumann稳定性分析方法，给出了格式稳定性条件。实际湍流数值模拟结果理想。
张帆[2]2017年在《非结构网格有限体积法的空间离散算法研究》文中提出为了提高计算流体力学模拟中广泛采用的非结构网格有限体积法的计算精度、稳定性与收敛性,本文对非结构网格有限体积法的空间离散算法进行研究。论文围绕对流通量计算的迎风型格式与空间变量分布重构方法两大主题进行讨论,这两大主题又进一步分为四个问题而进行具体的研究。首先对被认为具有较好的激波计算稳定性,并且能够自适应调节数值耗散的旋转型迎风格式进行研究。对旋转格式的耗散项进行分析,得到格式的数值耗散将随着旋转操作而增大的结论。设计的数值试验表明,在采用一组不断增大的给定旋转角度时,旋转格式的数值耗散越来越显着;在采用固定最大旋转角度的情况下,旋转格式在非结构叁角形网格上能够稳定地捕捉激波。在此基础上提出了一个新的旋转策略,将旋转角度视为调节耗散的参数,根据流场压力间断强度确定旋转角度的大小,从而调节旋转格式的数值耗散。该策略能够有效地消除Roe格式在含强激波流场计算中的数值不稳定,并且在粘性流动的计算中保持良好的精度。最终得出结论,旋转导致的数值耗散在降低接触间断分辨率的同时提高了激波计算稳定性;耗散随着旋转角度的增大而单调增大,因而可以采用新的旋转策略进行调节。进而基于对流迎风分裂格式的框架构造了一个简单并且物理意义明确的新型混合格式。格式实现的基础是SLAU格式与van Leer-Hanel格式。其中,能量方程与质量方程的通量,以及动量方程通量中的压力项都与SLAU格式相同,仅有动量方程通量函数的对流耗散项中引入了 van Leer-Hanel格式的特性。相对于SLAU格式,该混合格式仅增加了一个标量函数的计算,并且通过自适应调节耗散而在激波计算稳定性、接触间断分辨率和低马赫数流动计算等方面表现良好。数值算例以及格式的构造方式都支持这样的观点,即横切激波的动量扰动是引发激波计算不稳定的原因,而迎风格式良好的接触间断分辨率将导致动量扰动难以及时地被抑制,从而使准确描述接触间断的迎风格式易于出现数值激波不稳定现象。为了提高非结构网格有限体积法的空间离散精度,对梯度重构方法进行了研究。对已有方法精度降低的几种典型情形进行了分析。其中,重构计算中模板信息的不足是导致精度不稳定的重要原因。构造了一种基于网格点加权最小二乘法的梯度重构方法,即VWLSQ(n)方法,引入了较多的计算模板单元,并且改善了距离加权导致部分模板失效的问题。该方法通过基于网格点的计算,统一了无粘和粘性流动的梯度重构计算,减少了非结构叁角形/四面体网格中最小二乘计算的数量,从而将具有较低的计算量。数值计算结果表明,采用一次距离反比加权的VWLSQ(1)方法具有较低的计算误差与较好的收敛性,其优势在叁角形网格上尤为明显。梯度限制器被用于保证流场重构变量的单调性,从而保证计算稳定性。它与梯度重构方法是非结构网格有限体积法空间变量重构计算的两个组成部分。借鉴非结构网格MLP限制器与MLP条件,提出强、弱两个MLP条件并证明其满足极值条件,特别是强孔MLP条件严格保证一维重构变量的单调性。在此基础上,构造了 MLP-pw限制器,通过压力权函数转换应用强、弱MLP条件。其中,在激波附近应用强MLP条件,提高在强激波计算中的稳定性与收敛性;在压力梯度较小的流场中应用弱MLP条件,降低在接触间断与光滑流场计算中的数值耗散。数值计算结果表明,MLP-pw限制器在高超声速流动计算中的收敛性具有显着的优势;并且由于在压力间断以外区域的限制作用减小,MLP-pw限制器在多种计算条件下表现出较低的耗散。最后,通过叁维跨声速、超声速与高超声速的计算对全文的研究结果进行了综合测试,表明前述的空间离散方法能够应用于实际工程问题的CFD数值模拟。
陈冰[3]2008年在《螺旋离心泵的叶片变螺距设计及数值模拟》文中研究说明随着科技的进步和经济的发展,使用水力机械输送各种固态物质的领域不断扩大。螺旋离心泵作为一种新型杂质泵,将螺旋泵与离心泵融合为一体,其独特的结构可将两者的优势充分发挥。与传统杂质泵相比,螺旋离心泵具有一系列的优点:可通性好、不易堵塞、过流部件磨损小、效率高、使用寿命长、运行费用低,并且具有良好的可调节性。叶轮是叶轮泵的重要元件,甚至可以说是叶轮泵的心脏,叶轮泵性能的好坏很大程度上取决于叶轮设计是否合理,而叶轮的叶片形状对叶轮的水动力特性具有决定性的影响。对于输送固液两相流介质的螺旋离心泵来说,由于其叶轮内水流状态的复杂性,等螺距螺旋线的规则叶轮曲面方程已经难以满足设计优良水力性能叶轮的需要;从固液两相介质在螺旋离心泵叶轮内的运动状态来看,其叶轮使得流体完成从轴向至径向的过渡,液流的轴向速度由大变小,径向速度则相反,这就要求叶片的螺距从进口至出口要做由大到小的平滑变化。本文分析了变螺距螺旋线的一般方程,并根据固液两相流在螺旋离心泵叶轮内轴向速度非等速的运动特征,以及螺旋离心泵的结构特征,推导了螺旋离心泵的叶片变螺距型线方程。采用150×100LN-32型螺旋离心泵的结构尺寸,根据螺旋离心泵的叶片变螺距型线方程设计了八种螺距变化方式不同的叶片变螺距螺旋离心泵。对这八个模型用Fluent软件进行清水介质和固液两相介质下的数值模拟,探讨了螺距变化方式对螺旋离心泵的扬程、效率、内流场及两相通过性等的影响。
韩忠华[4]2007年在《旋翼绕流的高效数值计算方法及主动流动控制研究》文中研究表明本文研究了适用于复杂非定常粘性流动的高效数值计算方法及其微射流主动流动控制技术。通过使用隐式求解、引入预处理方法、多重网格法等数值模拟技术，发展了一套适用于从不可压缩流动到超声速流动的Navier-Stokes(N-S)方程统一求解方法和高效计算程序。在发展高效数值模拟技术基础上，开展了直升机旋翼前飞非定常粘性流动以及翼型和旋翼微射流主动流动控制的数值模拟研究，并结合N-S方程和气动声学Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)方程开展了旋翼悬停和前飞气动噪声的高效预测方法研究。本文的研究为新型旋翼气动和声学设计提供了一种高效计算分析工具，并探讨了一种基于MEMS技术的旋翼主动流动控制技术的实现途径。本文完成的研究工作主要表现在如下几个方面：(1)发展了一套适用于定常／非定常粘性流动的全速域高效、高精度数值计算方法和计算程序(命名为PMNS3D)。在有限体积法的基础上，空间离散以改进的JST格式和基于MUSCL方法的高阶AUSM+-up格式为主，时间推进以改进的LU-SGS格式和全隐式双时间法为主，并引入预处理方法和多重网格法等高效率加速收敛技术。为了提高LU-SGS格式在粘性流动计算中的效率和稳定性，本文引入粘性修正，给出了一种牛顿型LU-SGS迭代方法。为了提高非定常粘性流动的计算效率，发展了含牛顿型LU-SGS子迭代的全隐式双时间法，并提出了一种采用直接LU-SGS方法进行子迭代初场预估的预报校正法。(2)为了改善现有可压缩计算方法在低马赫数流动计算中面临的收敛困难和收敛精度低的问题，本文对矩阵预处理方法进行了深入研究，并通过与多重网格方法结合，发展了同时适用于从不可压流动到超声速流动的高效、高精度计算方法。推导了针对显式时间推进和隐式时间推进以及双时间推进格式的预处理方法，同时也发展了适用于JST格式和AUSM+格式的预处理方法。将AUSM+-up空间离散格式同预处理时间推进方法相结合，发展了一种预处理AUSM+-up格式，可实现从极低马赫数流动(如Ma=10~(-5))到超声速流动的高效、高精度数值模拟。通过二维／叁维、定常／非定常流动数值模拟算例，表明所发展的预处理方法既能显着提高计算效率，又能提高计算精度。(3)研究发展了适用于N-S方程数值求解的隐式多重网格方法。在课题组原有的定常流动显式多重网格技术基础上，发展了适用于定常和非定常粘性流动的LU-SGS隐式多重网格技术。研究表明，隐式多重网格方法计算效率和计算稳定性明显优于显式多重网格方法。对隐式多重网格技术的循环方式进行了研究，总结出了比较有效的多重网格循环方式。针对预处理方法的应用，发展了程序改动量小、通用性强且易于实现的预处理多重网格技术，并给出了该技术的流程图。(4)研究发展了适用于前飞直升机旋翼非定常粘性流动计算的隐式多重网格方法。针对运动嵌套网格技术，提出了一种改进的贡献单元搜索方法，并发展了一种高效实用的嵌套多重网格技术。将多重网格方法与含牛顿型LU-SGS子迭代的全隐式双时间法相结合，发展了适用于前飞旋翼粘性绕流的高效数值计算方法和计算程序(命名为FORWARD)。算例研究表明，本文所发展的计算方法显着地提高了计算效率，减少了计算时间。(5)研究发展了翼型微射流主动流动控制的数值模拟技术及相应的控制参数优化方法。在翼型表面施加非定常吹／吸气边界条件，发展了微射流与翼型干扰流动的数值分析方法。对NACA0015翼型、YLSG107高升力翼型、VR-7B旋翼翼型的失速控制进行了数值模拟，并对OA212R旋翼翼型的动态失速控制进行了数值模拟，深入研究了零质量射流技术在翼型主动流动控制方面的控制效果、控制机理和参数影响规律。研究表明：近切向射流比法向射流具有更好的分离控制效果，可有效增加翼型升力、减小分离阻力和减小力矩绝对值；射流动量系数达到0.001以上可获得较明显的控制效果。为实现最优控制，还提出了一种基于“代理模型”的控制参数优化方法。该方法将均匀试验设计与二次响应面、Kriging模型以及径向基神经网络等近似技术相结合，构造出目标函数和状态变量的代理模型，并采用序列二次规划方法和遗传模拟退火算法进行优化。以NACA0015翼型和VR-7B旋翼翼型的失速控制为例验证了该方法的有效性。(6)在发展前飞旋翼高效数值模拟方法的基础上，开展了叁维旋翼微射流控制的探索性研究。提出了叁维非定常吹／吸气边界条件，并对悬停旋翼的定常射流控制、有升力前飞旋翼的零质量射流增升以及前进桨激波-附面层干扰的零质量射流控制进行了初步研究，表明主动流动控制在提高旋翼气动性能方面具有很好的应用前景。(7)在国内首次开展了结合RANS方程和可穿透数据面FW-H方程(简称RANS／FW-H_(pds)方法)的直升机旋翼气动噪声预测方法研究。首先通过RANS方程数值模拟获得旋翼近场噪声，然后通过求解FW-H_(pds)方程得到远场气动噪声。悬停旋翼和前飞旋翼气动噪声算例研究表明，RANS／FW-H_(pds)方法能更准确地预测高速脉冲(HSI)噪声，并具有一定桨涡干扰噪声预测能力。
叶正寅, 王刚[5]2004年在《非结构混合网格下的复杂外形粘性流动计算研究》文中认为本文研究了非结构混合网格下的复杂外形粘性流动计算方法。采用计算量较小的中心有限体积格式对NS方程进行空间离散,运用通量线化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯-赛德尔时间迭代,并利用作者提出的自适应当地时间步长和隐式残值光顺等措施加速收敛,湍流模型采用SA-方程模型。以M6机翼、DLR-F6翼身组合体和DLR-F6翼身/挂架/短舱复杂组合体外形的粘性流场作为数值算例,考核了上述复杂外形粘性流场求解方法的精度和效率。
张振山[6]2007年在《离心泵内部湍流流动数值模拟的研究》文中进行了进一步梳理实现离心泵的内部湍流流动数值模拟为人们认识和掌握离心泵内部复杂的流动开辟了新途径,这对于离心泵的优化设计、改善离心泵的水力性能而达到增效节能的目的,具有重要的现实意义;实现离心泵内部湍流流动的数值模拟将代替大量的实验,从而可以节省大量的人力物力,同时,基于CFD分析的现代设计方法可以弥补传统设计方法的不足,进而使设计出高效节能的离心泵成为可能,这些都将带来巨大的社会效益和经济效益。本文在总结前人经验的基础上,采用计算软件FLUENT对离心泵进行内部湍流流动的数值模拟,得到不同工况下离心泵内部的速度分布和压力分布,探索离心泵内部的流动规律,并在此基础上进行性能预测,通过计算结果与试验结果的比较验证该软件计算离心泵内部流动的可行性和正确性。本文主要作了以下几方面的研究工作:(1)综述了离心泵内部流动数值模拟的国内外发展现状和商用CFD软件的发展,从控制方程、湍流模型、离散化方法、边界条件等多方面详细介绍了湍流流动数值模拟的理论基础。(2)研究了离心泵过流部件的实体造型方法及网格划分方法,通过比较不同造型方法下生成的计算网格模型的网格特性,探讨了不同造型方法对计算网格模型的影响。(3)介绍了FLUENT环境下的数值计算过程,并对离心泵内部湍流流动进行数植模拟,得到了不同工况下的速度分布和压力分布。通过计算结果多方面的比较分析,揭示了离心泵内部的流动规律,并发现了二次流、旋涡等许多不良的流动现象。(4)利用FLUENT提供的不同计算模型对离心泵设计工况下的内部流动进行数值模拟,通过计算结果,研究了各种计算模型的优缺点。(5)研究了基于数值模拟的性能预测方法,并以此为基础进行离心泵的性能预测,将预测结果与已有的试验测试结果进行分析比较,验证了所采用方法的可行性和正确性,为下一步的离心泵的优化设计提供参考。
曹建[7]2013年在《适应复杂外形粘性流动模拟的混合网格生成算法》文中研究表明综合考虑易用性和计算精度,发挥结构网格和非结构网格双重优势的混合网格被认为是粘性CFD计算的最佳网格形式。这类网格在物面附近采用扁平的半结构单元,既适应平行物面方向的复杂几何外形,又能精确捕捉垂直物面方向的细小流场特征；其余区域则布置非结构单元来封闭整个网格区域。最终得到的网格系统能准确表征流场特征,且网格规模适中。而相比于结构网格系统,其生成过程无需人工分区,且自动性高。边界层网格生成是这类混合网格生成的关键步骤,至今没有得到的完全的解决。经典的前沿层进法被证明只能适应简单外形,要将其应用到复杂外形,必须处理因复杂几何特征引起的算法失效问题。此外,生成整个混合网格系统还需集成可靠的表面网格生成和非结构网格生成工具。本文首先从二维问题入手,提出了一类先生成非结构网格、再生成边界层网格的新算法流程,即先在整个问题域生成非结构网格,然后在物面附近将非结构网格朝区域内部“挤压”,空出的空间填充边界层网格。和先生成边界层网格、再生成非结构网格的经典算法流程相比,新流程通过对非结构网格单元的质量监测自动判断各类边界层相交情形,可形成自动缩层效果,有效避免边界层相交问题。但是,研究中发现该流程的缺陷也是明显的。首先,“挤压”非结构网格会导致非结构单元质量变差,因此结合粗化和优化网格算法的策略优化非结构网格,但这一过程比较耗时。其次,处理复杂外形时,该流程可能会在边界层引入过量的非结构网格单元,不利于保证后续流场求解的精度。基于二维混合网格生成算法研究的经验,本文继而重点讨论了适应叁维复杂外形的混合网格生成算法：(1)考虑到二维算法流程存在的内在缺陷,针对叁维问题,本文研究回归到先生成边界层网格、再生成非结构网格的经典算法流程。(2)采用前沿层进思想生成边界层网格。针对复杂外形,综合采用了各种处理技术(节点推进法向的计算和优化、推进步长的自适应调整、多生长法向、无效单元的检测和修正等),以保证边界层网格的质量,并避免算法失效问题。(3)以边界层网格生成程序为基础,结合自研的曲面网格生成程序及四面体网格生成程序,形成了一套面向叁维复杂外形的粘性混合网格生成程序,并将其集成于自研的数值模拟平台高端数字样机系统HEDP,结合多个复杂外形的网格生成及粘性流动计算实例验证了所开发程序的有效性。
王刚, 赵俊波, 叶正寅[8]2004年在《一种隐式时间算法在非结构混合网格粘性流动计算中的应用》文中指出进行了一种隐式时间算法在非结构混合网格求解粘性流场中的应用研究 ,采用计算量较小的中心有限体积格式对 N- S方程进行空间离散 ,运用通量线性化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯 -赛德尔时间迭代 ,并利用作者提出的自适应当地时间步长和隐式残值光顺等措施加速收敛。以 M6机翼和 DLR- F6带发动机短舱的翼身组合体 2种外形的跨音速流场为数值算例 ,计算结果表明 :改进的非结构混合网格粘性流场隐式求解算法具有精度好、效率高的特点 ,可用于激波——附面层干扰、飞行器部件干扰等多种复杂流动的计算
肖周芳[9]2017年在《面向复杂外形粘性流动数值模拟的混合网格全自动生成方法研究》文中研究指明由于综合了结构网格和非结构网格的精度和易用性这双重优势,含边界层单元的混合网格一直被认为是粘性流动数值模拟最佳的网格形式。这类网格在物面附近区域生成扁平的半结构叁棱柱单元,不仅能在平行物面方向适应复杂的几何外形,还能在垂直物面方向适应剧烈的物理量变化;而在远离物面区域生成非结构化四面体单元,增强算法的几何适应性和自动性。混合网格生成涉及几何处理、曲面网格生成、边界层网格生成、体网格生成及优化等诸多环节,要构建一套完整且快速的混合网格生成软件需要解决这些环节中的一系列技术难题,这也使得混合网格生成方法研究成为数值模拟研究领域的热门话题。本文针对复杂外形粘性流动数值模拟前处理问题,以构建一套混合网格全自动生成流程为总目标,系统研究了混合网格生成过程中的多个难点问题,并最终取得了叁项研究成果。针对离散曲面模型中存在的相交、重迭和非二边流行边等问题,提出了一类全新的布尔运算算法来处理这些问题。该算法基于改进的保形边界四面体网格生成方法,采用自顶向下的流程得到布尔运算结果。算法在修复曲面问题的过程中始终维持一套完整的四面体背景网格,该背景网格不仅可以作为空间分解结构加速相交元素的查找过程,还可被用于实现flood-filling算法提取布尔结果。此外,着重考虑了算法的鲁棒性问题,并提出了两种提升该算法鲁棒性的策略。针对曲面网格生成过程中单元尺寸场定义自动性及质量差等问题,提出了一类几何自适应单元尺寸场自动生成算法。该算法以非结构网格为背景网格,并在每个背景网格点上存储基于几何特征计算出来的初始单元尺寸值。随后设计了一个非线性凸优化模型对初始单元尺寸场进行光滑化操作,使得单元尺寸梯度受限。文中证明了该优化模型具有全局最优解,并研究实现了该模型的高效解法。近物面区域边界层网格生成是混合网格自动生成过程中的最关键环节,其涉及的一些难点问题至今没有得到完美的解决。本文提出一类基于偏微分方程求解的边界层网格生成算法,该方法通过边界元法求解由拉普拉斯方程控制的物理场从全局角度考虑边界层网格生成中遇到的复杂问题。前沿点的层进法向由该点处的物理量梯度确定,边界层网格的增长在物理解空间中完成,有效的避免了经典前沿层进法中基于局部几何准则计算层进法向遇到的局部相交和全局相交问题。此外,新算法中由物理解得到的前沿点层进法向过渡光滑,使得最终得到质量较高的边界层网格单元。结合上述研究成果,并与课题组已有曲面网格生成程序和四面体网格生成及优化程序进行无缝集成,构建了一套完整的混合网格自动生成流程。针对任意几何外形,用户只需设置少量参数即可调用上述流程自动生成高质量的混合网格。该过程无需借助图形用户界面,极大简化了对用户交互操作的依赖,有效提高数值模拟前处理效率。文中通过多个数值实验验证了本文混合网格全自动生成流程的有效性及正确性。
邱磊[10]2003年在《船舶操纵相关粘性流及水动力计算》文中认为采用计算流体动力学(CFD)技术实现在船舶设计阶段对船舶水动力性能的精确预报，是船舶水动力学学科中一个具有重大理论和实用意义的、富有挑战性的课题。近十年来，随着船舶CFD计算方法和计算能力的发展，数值预报精度不断提高，其对船舶优化设计的指导作用也日益突出，并有与船模试验并驾齐驱、取代部分船模试验的趋势。叁维船舶粘性流计算方法，具有准确捕捉船体周围粘性流动细节包括船模试验难以测量的流动形态的能力，已成功地应用于船舶快速性方面的阻力预报；在船舶操纵性方面，这类方法虽处于初始发展阶段，但也已获得重大进展，具有精确预报船舶操纵水动力的潜力。本文即在这种背景下，瞄准船舶操纵水动力预报方面的国际前沿和热点课题，通过对现代船舶粘性流计算方法的研究，自主开发了一个船舶操纵粘性流求解器，并将所开发的求解器成功地应用于一系列和船舶操纵问题相关的粘性流动与水动力计算，得到了令人满意的结果。 本文选取RANS方程作为控制方程，并用标准κ-ε湍流模式结合壁函数封闭方程；分析了常用的边界条件，特别是入流边界条件、壁面边界条件和轴边界条件，提出了处理这些边界条件的方法；在分区结构网格上，运用有限体积法(FVM)对RANS方程进行离散，其中，对流项采用混合迎风、中心差分格式，扩散项采用中心差分格式，源项采用中心差分格式并进行部分隐式化以增强离散方程系数矩阵主对角占优；压力、速度等采用非交错配置，并用SIMPLE法耦合求解；对离散后得到的代数方程组选用稳定和收敛性能佳的强隐式法(SIP)迭代求解，并在每步迭代之前对线性方程的矩阵系数进行亚松弛预处理以增强求解的稳定性；为提高数值解的稳定性和收敛性，采用了多重网格法。基于上述方法，采用C++程序设计语言，研究和开发了一个船舶操纵粘性流求解器(VSMAN)。 应用所开发的求解器，以NACA0015翼型舵为算例计算了船舵在不同雷诺武汉理叁「;大学博士学位论文数下大舵角范围内的叁维粘性流场及水动力，成功地预报了舵的失速角和最大升力，并初步探讨了雷诺数对舵水动力的影响;计算结果与现有试验和计算数据比较，吻合程度相当好，初步检验和验证了该求解器精确模拟粘性流动和计算水动力的能力。 应用所开发的求解器，以6:1长椭球体为算例计算了回转体在大攻角下定常斜航运动时的叁维粘性流场及水动力，对层流流动和湍流流动分别进行了计算，分析了层流与湍流分离流动和涡旋产生的特点及其对水动力的影响;计算结果与他人的试验和计算数据比较，吻合程度良好，表明应用本求解器能够正确模拟这种以层流/湍流分离流为主的复杂粘性流动，得到相当精确的水动力，检验和验证了该求解器精确模拟回转体在大攻角下的粘性分离流动和计算水动力的能力。 应用所开发的求解器，以wigley船型为算例计算了大角度斜航船体粘性流场和水动力，分析了漂角的变化对船体所受到的粘性水动力的影响，相当精确地预报了以横流分离和般涡生成与泄出为特征的操纵运动船体特有流动形态及横向水动力和转脂力矩，经与现有试验和计算数据比较，检验和验证了该求解器精确模拟绕斜航运动船体的大尺度分离流动和计算非线性水动力的能力。 利用两个开放源代码的软件库FOX和VTK，设计开发了一个高效、友好的船舶CFD可视化系统(SCFDVS)，实现了以多种方式绘制ZD/3D几何体和计算网格、ZD/3D标量场和矢量场的功能，并在本文计算的前、后处理过程中得到了成功的应用。 本文完成的工作缩短了我国在船舶操纵水动力预报方面与国际先进水平的差距。由于操纵运动粘性流动的复杂性，粘性流方法目前在船舶操纵水动力计算领域的开发与应用尚处于初始发展阶段，其应用能力和计算精度还不能满足工程实用的要求。本文在研究基础薄弱、研究条件差的情况下对船舶操纵粘性流动及水动力计算进行了有益的探索，取得了一定的成功，但仍有许多问题值得进一步探讨和研究。
参考文献：
[1]. 非结构网格粘性流动计算研究[D]. 成娟. 南京航空航天大学. 2001
[2]. 非结构网格有限体积法的空间离散算法研究[D]. 张帆. 大连理工大学. 2017
[3]. 螺旋离心泵的叶片变螺距设计及数值模拟[D]. 陈冰. 兰州理工大学. 2008
[4]. 旋翼绕流的高效数值计算方法及主动流动控制研究[D]. 韩忠华. 西北工业大学. 2007
[5]. 非结构混合网格下的复杂外形粘性流动计算研究[C]. 叶正寅, 王刚. 计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集. 2004
[6]. 离心泵内部湍流流动数值模拟的研究[D]. 张振山. 河北工程大学. 2007
[7]. 适应复杂外形粘性流动模拟的混合网格生成算法[D]. 曹建. 浙江大学. 2013
[8]. 一种隐式时间算法在非结构混合网格粘性流动计算中的应用[J]. 王刚, 赵俊波, 叶正寅. 西北工业大学学报. 2004
[9]. 面向复杂外形粘性流动数值模拟的混合网格全自动生成方法研究[D]. 肖周芳. 浙江大学. 2017
[10]. 船舶操纵相关粘性流及水动力计算[D]. 邱磊. 武汉理工大学. 2003
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