基于流場/聲爆耦合伴隨方程的超聲速公務機聲爆優化
摘要：基于自主研發的大規模并行結構化網格CFD求解器PMB3D以及并行化伴隨方程求解器PADJ3D,開展了流場/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行了聲爆計算可信度驗證,以及聲爆強度對近場聲壓梯度的校核。針對并行環境下多塊對接網格的近場聲壓提取操作的復雜性,提出了“包圍盒”的方法實現并行環境下近場聲壓裝配單元編號、網格塊編號以及對應的進程編號確定,基于聲爆計算坐標將并行傳遞的數據進行一維排序,為聲爆預測、伴隨方程以及梯度求解提供輸入條件。通過線性插值雅克比矩陣實現均勻坐標系梯度信息向非均勻坐標轉換,并進一步根據結構化網格特征提出了插值原則,簡化了近場聲壓轉換雅克比矩陣的變分。通過裝配單元記錄,實現聲爆強度對流場守恒變量的變分結果向各個進程裝配,將裝配結果作為流場伴隨方程的右端項實現流場聲爆耦合伴隨方程的求解。此外,對小型超聲速公務機開展了聲爆優化,對比分析了設計前后的聲壓及其頻譜特性。
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