面向不可压湍流的无拓扑浸没边界法：一种针对“脏”CAD几何的气动模拟

为解决处理“脏”且高度复杂几何的问题，本文提出将无拓扑方法与浸没边界法相结合，用于高雷诺数下的黏性与不可压流动。该方法同时采用幽灵单元技术与分布力技术来施加边界条件。为避免流体与固体识别过程中的搜索失败，使用了轴投影插值方案。该方法产生了一种无拓扑浸没边界，特别适用于高度复杂几何的流动模拟。此类场景下生成计算网格通常存在困难。该方法允许直接处理脏数据，无需任何预处理工作来简化或清理几何。该方法也适用于本研究中所采用的相干结构湍流模型。验证算例结合二阶中心差分格式，在较细分辨率下获得一阶精度，而在较粗分辨率下保持二阶精度。该方法针对分布式内存平台进行了完全并行化。在本研究中，通过模拟钝体绕流、平板绕流及脏球体绕流，检验了方法的精度与保真度。这些模拟结果与实验数据及其他已有结果进行了对比。最后，实际应用模拟的结果展示了该方法对高度复杂、非标准三维流动建模的能力。基于几何特征精确分类的应对策略提供了一种稳健且合理的解决方案。