《采用非结构网格的IDEAL算法实现及定压边界条件处理》.pdf

第45卷 第 5期 西 安 交 通 大 学 学 报 Vo1．45 NO．5 2011年 5月 JOURNALOFXIAN JIAOTONG UNIVERSITY M av 2Ol1 采用非结构 网格的 IDEAL算法实现及 定压边界条件处理 王辉 ，徐 明海 (中国石油大学 (华东)储运与建筑工程学院，266555，青岛) 摘要：在非结构网格系统中采用有限容积法对不可压N—S方程进行了离散，其中对流项采用二阶 迎风格式，扩散项采用超松弛校正格式．通过修 正的动量插值格 式构造 了压力方程 ，利用 IDEAL 算法处理压力与速度的耦合．利用Taylor展式导出了邻近边界 内节点的压力计算公式，进而将边 界静压引入到压力方程的迭代计算 中，确保 了边界信息向内部区域的有效传递．根据质量守恒定律 分别导出了压力入XI和 出口边界的速度计算公式，结合伯努利定律给 出了总压边界的处理方法．通 过压力驱动管 内层流、三通管层流以及浮力驱动流等几个典型算例对文中方法进行了考核，并将计 算结果与文献中的基准解和实验值进行了对比．结果表 明，不管是静压边界还是总压边界，采用该 处理方法均能获得令人满意的结果，尤其对于大空间 自然对流问题 ，可以在保证精度的前提下节省 大量的存储空间和运算时间． 关键词：定压边界；非结构网格；IDEAL算法；不可压缩流；有限容积法 中图分类号 ：0357．1；TK124 文献标志码 ：A 文章编号 ：0253—987X(2O11)05—0023—08 Implementation ofIDEAL Algorithm inUnstructuredGridsand TreatmentofSpecifiedPressureBoundaryConditions W ANG H ui．XU Minghai (SchoolofTransport＆StorageandCivilEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266555，China) Abstract：Onthebasisofthefinitevolumemethod，theincompressibleN—Sequationwasdis～ cretizedwiththesecondorderupwindschemetoevaluatetheconvectiveterm andtheover-relax— edcorrectionapproachtocalculatingthediffusionterm inunstructuredgridssystems．Thepres～ sureequationwasderivedbythemodifiedmomentum interpolationmethod，andtheIDEAIalgo～ rithm wasadoptedinunstructuredgridstotreatthecouplingofpressureandvelocity．Thefor～ mulaforcalculatingstaticpressureoftheinternalnodesnearBoundarywasderivedbytheTaylor expansion，andthentheboundarypressurewasemployedintheiterativecomputationofthepres～ sureequationtoensurethetransferofinformationfrom boundarytointernaldomain．Thecalcu— lationformulaeofthevelocityatthepressureinletandoutletwerederivedfrom themassconser～ vationlaw．Themethodproposedwas