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题名基于风雷软件的壁面距离场的快速迭代并行求解方法
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作者
王思元
周涵宇
任玉新
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机构
清华大学航天航空学院
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出处
《空气动力学学报》
北大核心
2026年第3期109-122,共14页
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文摘
计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)中,网格的壁面距离场对雷诺平均Navier-Stokes(Reynoldsaveraged Navier-Stokes,RANS)模型计算、重叠网格组装、富集函数方法等起到基础性作用。非结构网格上的距离场计算主要分为搜索方法、偏微分方程方法以及迭代方法等。快速迭代方法(fast iteration method,FIM)是一种适用于非结构网格的迭代算法,具有效率高、稳定性好的特点。本文基于国产开源CFD软件风雷平台(PHengLEI),探索并实现了这一算法。为适配风雷软件的数据结构并提高计算效率,本文将FIM方法改造为格心格式,设计了一种基于格心插值的几何对偶控制体算法,充分复用CFD并行数据结构;同时,为加速三维计算,本文将FIM的三维局部优化算法改为解析形式,提升了计算效率。在测试中,本文发现FIM方法与风雷软件原有ADT(alternating digital tree)方法相比,距离场求解误差很小,对基于SA(Spalart-Allmaras)模型模拟的CFD计算结果影响可忽略不计;同时,当网格规模超过千万且壁面网格数量超过数十万时,FIM方法相比ADT方法加速可达4倍。总体而言,FIM方法在保证计算精度的同时,在并行扩展能力与计算效率方面相比风雷软件原有方法具有明显的优势,具备良好的应用前景。本文所用代码与算例已上传至开源平台。
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关键词
壁面距离场
快速迭代方法
并行计算
风雷软件(phenglei)
RANS模型
计算流体力学
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Keywords
wall distance field
fast iteration method
parallel computing
phenglei platform
RANS model
CFD
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分类号
O351.2
[理学—流体力学]
TP391.9
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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