用于气动声学计算的 MPI-OpenMP 混合并行开源 FW-H 代码
流体动力学
2024-01-01 v1
摘要
本文开发了一种具有对流效应和攻角（AoA）修正的可渗透面无量纲 FW-H（Ffowcs Williams-Hawkings）声类比后处理代码 OpenCFD-FWH。OpenCFD-FWH 目前作为我们有限体积 CFD 求解器 OpenCFD-EC（Open Computational Fluid Dynamic code for Engineering Computation）的后处理代码使用。然而，OpenCFD-FWH 也可通过指定的数据接口被其他 CFD 求解器使用。对流效应通过利用 Garrick 三角形将风洞坐标系切换为流体静止的移动模型坐标系来考虑，这简化了 FW-H 积分公式并提高了代码的计算效率。攻角效应也通过坐标变换予以考虑。为验证该代码，实施了三个案例。前两个案例是平均流中具有攻角的单极子和偶极子，代码结果与解析解几乎完全一致。第三个案例是著名的 30P30N 构型，雷诺数为，攻角为。利用带有 IDDES（改进延迟分离涡模拟）的 OpenCFD-EC 获取流场，结果显示与 JAXA 实验相比具有较好的吻合度。此外，该代码采用 MPI 和 OpenMP 混合并行方式实现，以加速计算过程（在 30P30N 验证案例中速度提升高达 538.5 倍）并避免内存溢出情况。该代码现已在\url{https://github.com/Z-K-LpenCFD-FWH}免费开放。
引用
@article{arxiv.2312.16263,
title = {An MPI-OpenMP mixing parallel open source FW-H code for aeroacoustics calculation},
author = {Keli Zhang and Changping Yu and Peiqing Liu and Xinliang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16263},
year = {2024}
}