一种三维切削网格上的N-S方程离散方法

罗昔联 1; 2; 顾兆林 2; 雷康斌 3; 加濑究 3

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

一种三维切削网格上的N-S方程离散方法

更新时间：2025-07-09

- 一种三维切削网格上的N-S方程离散方法
- A Novel Discretization Method for the N-S Equations on Three-Dimensional Cartesian Cut Cell
- 西安交通大学学报 2010年44卷第5期页码：15-20
- 作者机构：
  
  1. 西安交通大学能源与动力工程学院,西安,710049
  2. 西安交通大学人居环境与建筑工程学院,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2009-10-28. 作者简介: 罗昔联(1979-),男,博士生;顾兆林(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(10872159, 40675011);日本理化学研究所与西安交通大学IPA联合培养博士生计划资助项目;日本JSPS科学研究基金(基础研究C)资助项目(20560175)
- DOI：
  中图分类号： TK124
- 网络首发：2010-05-10，
  
  纸质出版：2010
- 稿件说明：
移动端阅览
罗昔联 1, 2, 顾兆林 2, 等. 一种三维切削网格上的N-S方程离散方法[J]. 西安交通大学学报, 2010,44(5):15-20.

A Novel Discretization Method for the N-S Equations on Three-Dimensional Cartesian Cut Cell[J]. 2010, 44(5): 15-20.
罗昔联 1, 2, 顾兆林 2, 等. 一种三维切削网格上的N-S方程离散方法[J]. 西安交通大学学报, 2010,44(5):15-20. DOI：

A Novel Discretization Method for the N-S Equations on Three-Dimensional Cartesian Cut Cell[J]. 2010, 44(5): 15-20. DOI：

摘要

针对一种计算流体力学的三维切削网格自动生成方法Kitta Cube

提出一种新的离散方法(6+N模型)来描述和处理Kitta Cube中的任意三维切削网格.该方法能避免对各种类型的切削网格进行穷举分析

实现采用统一模式在三维切削网格上离散和求解N-S方程.用该方法对三维同心球和偏心球之间环形通道内的自然对流换热进行模拟

数值结果表明:通过Kitta Cube能较精确地表达曲面

面积误差在1.0%以内; 利用6+N模型能在该网格上实现复杂区域内的流动和传热模拟

其数值精度与贴体网格相当

误差在0.5%以内; 降低偏心球环形通道内部球心位置

能增加自然对流的传热性能.

Abstract

A novel three-dimensional Cartesian cut cell algorithm

referred to as 6+N

is proposed to describe and treat arbitrary three-dimensional Kitta Cube. This method can avoid the enumeration for millions of cutting patterns and implement the discretization and solution of the N-S equations in a unified form. The present method is applied to simulate natural convection heat transfer in an annular tunnel between two concentric or eccentric spheres. The numerical results show that Kitta Cube can express curve surfaces accurately with an error of less than 1.0%. The accuracy of solutions obtained by the present method is approximately equivalent to that by the body-fitted method. In addition

higher overall heat transfer coefficients can be achieved by lowering the position of the inner sphere for eccentric arrangement.

关键词

Keywords

references

陶文铨. 计算传热学的近代进展[M]. 北京: 科学出版社,2000.

张楚华,谷传纲,苗永淼. NS方程的非结构化网格方法及其差分格式[J]. 西安交通大学学报, 1999, 33(9):58-61.

ZHANG Chuhua, GU Chuangang, MIAO Yongmiao. Unstructured grid method and its differential schemes for NS equations [J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 1999, 33(9):58-61.

徐明海, 陶文铨. 一种求解不可压N-S方程的非结构化网格方法[J]. 西安交通大学学报, 2005, 39(1): 83-86.

XU Minghai, TAO Wenquan. Method on unstructured grid for incompressible flows [J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2005, 39(1):83-86.

罗昔联, 顾兆林, 雷康斌, 等. 一种求解N-S方程的自适应直角网格方法[J].西安交通大学学报, 2009,43(11):11-17.

LUO Xilian, GU Zhaolin, LEI Kangbin,et al. An adaptive Cartesian grid method for the incompressible Navier-Stokes equations[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2009, 43(11):11-17.

LUO X L, GU Z L, LEI K B, et al. Solution of N-S equations based on quadtree cut cell method[J]. Science in China,Series G: Physics, Mechanics Astronomy, 2009, 52(6):877-884.

KASE K, TESHIMA Y, USAMI S, et al. Volume CAD:CW-complexes based approach[J]. Computer-Aided Design, 2005, 37(14): 1509-1520.

LORENSEN W E, CLINE H E.Marching cubes: a high-resolution 3D surface construction algorithm [J]. Computer Graphics, 1987, 21(4):163-169.

孔铁全, 任钧国. 四叉树法网格划分的数据结构及算法设计[J].航空计算技术, 2003, 33(2):82-84.

KONG Tiequan, REN Junguo. Data structured and algorithm of mesh generation by quadtree approach[J]. Aeronautical Computer Technique, 2003, 33(2): 82-84.

DATE A W. Complete pressure correction algorithm for solution of incompressible Navier-Stokes equations on a nonstaggered grid [J]. Numerical Heat Transfer: Part B, 1996, 29(4):441-458.

GARG V K. Natural convection between concentric spheres [J]. International Journal of Heat Mass Transfer, 1992, 35(8): 1935-1945.

TEERTSTRA P M, YOVANOVICH M M, CULHAM J R. Natural convection measurements for a concentric spherical enclosure[J]. Transactions of the ASME, 2006, 128(6):580-587.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

通孔金属泡沫中的空气自然对流传热实验研究

一种求解N-S方程的自适应直角网格方法

封闭方腔自然对流的格子-Boltzmann方法动态模拟

具有截面自然对流通道内湍流换热的直接数值模拟

高瑞利数下封闭腔内自然对流的数值模拟