ABSTRACT Space marching methods are widely used to calculate steady supersonic internal and external flows in view of their superior efficiency as compared to time marching approaches. A very general space-marching procedure was proposed by Nakahashi and Saitoh in 1996. The method can be used with any explicit time-marching procedure, allows for embedded subsonic regions, and is well-suited for unstructured grids, enabling a maximum of geometric flexibility. The flow field is only updated in the so-called active domain. Once the residual has fallen below a preset tolerance, the active domain is shifted. The present work is aimed at further refining of the Nakahashi and Saitoh's method. This is achieved via the following new approaches: (a) A non-reflecting boundary condition is implemented at the exit of the active domain, thus eliminating non-physical reflections propagating upstream; (b) A general, user-independent procedure for partitioning of the computational domain into a set of active domains is proposed; it allows to minimize the size of the active domain and the residual monitor region, thus contributing to the method's efficiency; (c) Local grid adaptation is performed in the course of space marching. These ideas are verified and tuned, at first, on two simple test problems (supersonic flows over compression and expansion corners). Finally, the results of the application of the improved method to supersonic flows in air-breathing engine inlets and ram accelerators are presented. / ABRÉGÉ Les méthodes de la marche spatiale sont couramment utilisés pour calculer les flux supersoniques internes et externes, grâce à l'efficacité de ces méthodes plus élevées comparé aux approches de la marche temporelle. Une procédure trés générale de la marche spatiale a été proposée en 1996 par Nakahashi et Saitoh. Cette méthode peut étre utilisée avec n'importe quelle procedure explicite de la marche temporelle, va bien pour des regions subsoniques encastrées et pour des grilles non structurées, permettant un maximum de flexibilité géométrique. L'espace du flux est seulement mis à jour dans ce qui s'appelle le domaine actif. Lorsque le résidu tombe en-dessous du niveau de tolérance, le domaine actif est changé. Le travail présent vise à étudier plus profondement la méthode de Nakahashi et Saitoh. Cet objectif est atteint par ces nouvelles approches : (a) Une condition non-réfléchissante de la frontiére est mise en place à la sortie du domaine actif, ce qui élimine les réflexions non-physiques qui se propagent dans le sens opposé du flux; (b) Une procédure générale, non dépendante de l'utilisateur est proposée pour partitionner le domaine calculatoire en plusieurs domaines actifs, cela permet de réduire la taille du domaine actif et la région du moniteur en résidu, contribuant ainsi à l'efficacité de la méthode; (c) Une adaptation locale de la grille est réalisée au cours de la marche spatiale. Ces idées sont vérifiées et réglées sur deux tests simples pour commencer (des flux supersoniques sur des angles en compression et en expansion). Finalement, les résultats de l'application de la méthode améliorée concernant les flux supersoniques dans les moteurs fonctionnant avec de l'air et les ram accélérateurs sont presentés.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.95164 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Savchuk, Andrey |
| Contributors | Evgeny Timofeev (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Engineering (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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