国家数值风洞(NNW)通用软件同构混合求解器设计

针对未来复杂计算流体力学模拟的需求，在国家数值风洞“风雷（PHengLEI）”软件中，针对流场求解器设计了区域混合计算策略，即在不同类型的网格上运行不同的求解器，实现区域混合模拟，采用典型算例进行了验证。与传统多求解器松耦合的“异构”模式不同，风雷软件中设计了“同构”模式的混合求解器。“同构”模式的混合求解器基本思想是：计算域由不同类型网格组成，在不同类型的网格上可运行不同类型的求解器，不同求解器之间在交界面通过数据底层交换信息，其特点是“紧耦合”。区域混合计算能够充分发挥不同类型网格、不同求解器的优点，未来也可以在不同的网格区域上加载不同学科的求解器，是面向未来多学科、多方法、多区域紧耦合模拟的关键技术。作为一种典型的混合求解方案，结构/非结构混合求解时，在结构网格上运行二阶/高阶精度结构求解器，在非结构网格上运行二阶精度非结构求解器，以实现在关键流动区域采用高质量网格、高精度方法的工程实用化目的。首先介绍混合计算所涉及的域、交界面等基本概念，然后设计混合计算所需的数据结构，以及混合计算策略。最后，通过高超声速圆柱绕流和双椭球绕流两个案例，在结构网格上运行二阶或WCNS高阶精度求解器，在非结构网格上运行二阶精度非结构求解器，验证“同构”混合计算的可行性和有效性。