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高超声速流动计算中LU-SGS隐式算法的应用
引用本文:曹文斌,李桦,丁国昊. 高超声速流动计算中LU-SGS隐式算法的应用[J]. 国防科技大学学报, 2013, 35(3): 18-23
作者姓名:曹文斌  李桦  丁国昊
作者单位:国防科技大学 航天科学与工程学院,国防科技大学 航天科学与工程学院,国防科技大学 航天科学与工程学院,国防科技大学 航天科学与工程学院
基金项目:国家自然科学基金项目(面上项目,重点项目,重大项目)
摘    要:在高超声速条件下,对原始LU-SGS格式及其改进方法的收敛速度做了深入的比较分析,目的是进一步更好地将LU-SGS算法用于工程上复杂外形的计算模拟中。二维圆柱,三维钝锥及空天飞机算例的结果表明:对于高超声速粘性流动的计算,粘性项应进行隐式处理;BLU-SGS方法给出的内迭代方式的收敛性优于DP-LUR方法所给出的内迭代方式;LU-SGS算法中雅克比系数矩阵的计算方式对计算量及收敛性影响较大,若采用精确的矩阵形式,则在流动无分离情况下能取得快速收敛的效果,而在含有流动分离的情况,因受稳定性的影响,精确的矩阵形式的收敛表现不及对角近似形式。

关 键 词:LU-SGS隐式算法  收敛性  高超声速  计算流体力学
收稿时间:2012-10-09

Application of the implicit LU-SGS algorithm for hypersonic flows
CAO Wenbin,LI Hua and DING Guohao. Application of the implicit LU-SGS algorithm for hypersonic flows[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2013, 35(3): 18-23
Authors:CAO Wenbin  LI Hua  DING Guohao
Affiliation:College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China;College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China;College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
Abstract:Space electromagnetic formation is characterized by advantages of no propellant consumption, no plume contaminations, continuous reversible and synchronous controllability etc, and static electromagnetic formation has a broad prospect of application in such fields as optical interferometry. The stability and control issues of dynamics equilibrium are the foundation for static electromagnetic formation. This paper focuses on the three equilibriums of two-spacecraft aligned with radial, along-track and normal direction, develops the 6-DOF coupled nonlinear dynamic models by Kane method, and analyzes the open-loop stability, coupled characteristics and control requirement for each equilibrium respectively. At last, an LQR feedback controller is designed and verified to stabilize the equilibriums.
Keywords:electromagnetic force   static formation   equilibrium   stability analysis   LQR
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