Алгоритм построения сетки на основе TetGen для моделирования внешнего обтекания осесимметричной модели

Abstract

Описан оригинальный алгоритм построения расчетной сетки для моделирования внешнего газодинамического обтекания осесимметричной модели с использованием сеточного генератора TetGen. Алгоритм позволяет строить неструктурированные тетраэдральные сетки в пространстве вокруг модели таким образом, что ячейки вблизи поверхности имеют форму, близкую к правильным тетраэдрам. На таких сетках аппроксимация макроскопических уравнений осуществляется точнее, чем на сетках, содержащих тетраэдральные ячейки с малыми углами. Повышенная точность аппроксимации в области пограничного слоя может быть важным фактором изучения явлений отрыва потока и ламинарно-турбулентного перехода. Для построения такой пространственной сетки на начальном этапе строится сетка на поверхности модели, ячейки которой имеют форму, близкую к квадратам. На втором этапе на основе поверхностной сетки генератор TetGen строит пространственную тетраэдральную сетку, используя триангуляцию Делоне, при этом вводятся дополнительные точки вблизи поверхности модели, позволяющие получить тетраэдральные ячейки достаточно правильной формы в области пограничного слоя. Предлагаемый алгоритм достаточно универсален и может применяться для моделей произвольной осесимметричной формы, профиль которой задан в виде массива значений радиуса в зависимости от поперечного сечения. Пространственная сетка позволяет проводить моделирование внешнего обтекания для ненулевых углов атаки. Приведен пример расчета дозвукового обтекания модели на основе квазигазодинамического алгоритма, демонстрирующий возникновение вихревого участка в хвостовой части. Такой участок показывает возможность изучения нестационарных течений.