Development of a structured overset Navier-Stokes solver with a moving grid and full multigrid method

移動重合格子を用いたNavier-Stokes方程式に対するマルチグリッド法の開発

大橋 訓英*; 日野 孝則*; 小林 寛*; 小野寺 直幸  ; 坂本 信晶*

Ohashi, Kunihide*; Hino, Takanori*; Kobayashi, Hiroshi*; Onodera, Naoyuki; Sakamoto, Nobuaki*

船舶の運動解析に向けて、移動重合格子に対して非定常レイノルズ平均モデルによる解析手法を構築した。解析手法の定式化として、圧力と速度の連成は弱圧縮性近似による手法を採用するとともに、複雑な船体運動は格子変形手法および対流項補正によって実現している。本研究では、マルチグリッド法による圧力Poisson方程式の解法を導入することで計算の高速化を実現した。重合格子に対する複雑なマルチグリッド法においても、各解像度および重合格子の接続情報に従って圧力の修正を行うことで、連続の式を満足している。以上の解析手法により、定常波を含む船舶周りの流れの計算が実現された。

An unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes solver with a structured overset grid method has been developed. Velocity pressure coupling is achieved using an artificial compressibility approach, spatial discretization is based on a FVM. Body motions are considered using the grid deformation technique and grid velocities in the convective term. The full multigrid (FMG) method is applied to obtain fast convergence. The cell flag on a coarse grid level is determined using the cell flag on a fine grid level. In the coarse and fine grid level calculations at the FMG stage, the data are interpolated until the finest grid level is achieved at an overset update interval. Then, the data are updated based on the overset relations at the finest grid level and then transferred to a coarser grid level. The computations for flows around a hull form, including an unsteady simulation with regular waves, are demonstrated.