基于流場(chǎng)/聲爆耦合伴隨方程的超聲速公務(wù)機聲爆優(yōu)化
摘要:基于自主研發(fā)的大規模并行結構化網(wǎng)格CFD求解器PMB3D以及并行化伴隨方程求解器PADJ3D,開(kāi)展了流場(chǎng)/聲爆伴隨方程的求解研究。首先采用標準算例,對內部CFD代碼PMB3D軟件和聲爆預測代碼進(jìn)行了聲爆計算可信度驗證,以及聲爆強度對近場(chǎng)聲壓梯度的校核。針對并行環(huán)境下多塊對接網(wǎng)格的近場(chǎng)聲壓提取操作的復雜性,提出了“包圍盒”的方法實(shí)現并行環(huán)境下近場(chǎng)聲壓裝配單元編號、網(wǎng)格塊編號以及對應的進(jìn)程編號確定,基于聲爆計算坐標將并行傳遞的數據進(jìn)行一維排序,為聲爆預測、伴隨方程以及梯度求解提供輸入條件。通過(guò)線(xiàn)性插值雅克比矩陣實(shí)現均勻坐標系梯度信息向非均勻坐標轉換,并進(jìn)一步根據結構化網(wǎng)格特征提出了插值原則,簡(jiǎn)化了近場(chǎng)聲壓轉換雅克比矩陣的變分。通過(guò)裝配單元記錄,實(shí)現聲爆強度對流場(chǎng)守恒變量的變分結果向各個(gè)進(jìn)程裝配,將裝配結果作為流場(chǎng)伴隨方程的右端項實(shí)現流場(chǎng)聲爆耦合伴隨方程的求解。此外,對小型超聲速公務(wù)機開(kāi)展了聲爆優(yōu)化,對比分析了設計前后的聲壓及其頻譜特性。
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