Application of Digital Control Theory to Computational Fluid Dynamics

数字控制理论在计算流体力学中的应用

• 批准号: 02805012
• 负责人: KABAYAKAWA Makoto
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 1991
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02805012/
• 关键词: Computational Fluid dynamics; Adaptive grid; Dipital control; Optimal regulator; Conservation law; TVD

New methods for computational fluid dynamics through digital control theory are presented. As well known, computational fluid namics consists of two main parts, i. e. (1) generation of computational grid, and (2) numerical scheme to solve the conservation law. In this investigation, new methods for adaptive grid generation through the optimal regulator of digital control are presented, and, moreover, an attempt to make optimal scheme to solve a conservation law numerically. The performance index of linear optimal regulator problem has a strong relation to the characteristics of adaptive grid generation. Paying attention to this point, one quasi-one, and two dimensional Poisson equations are transformed into the statespace form in the first method. The numerical examples of NACA-0012 airfoil flow field show strong clustering of grid lines at shock waves through these three kinds of adaptation. The numerical solution to a conservation law has state-space from of digital control theory. Constructing a performance index by a second norm for the numerical error, feedback gain minimizing this error should be obtained by solving an optimal regulator problem.

通过数字控制理论的计算流体动力学的新方法。众所周知，计算流体力学包括两个主要部分：e. (1)计算网格的生成;（2）求解守恒律的数值格式。在这项研究中，自适应网格生成的新方法，通过数字控制的最优调节器，并尝试使最优方案，以解决守恒律数值。线性最优调节器问题的性能指标与自适应网格生成的特性密切相关。注意到这一点，一个准一维和二维泊松方程转化为状态空间形式的第一种方法。NACA-0012翼型流场的数值算例表明，通过这三种自适应，激波处的网格线具有很强的聚集性。守恒律的数值解具有数字控制理论的状态空间形式。通过数值误差的第二范数构造性能指标，通过求解最优调节器问题来获得最小化该误差的反馈增益。

项目成果

H. Matsumura and M. Kobayakawa: "Application of a Digital Control Theory for Generating Adaptive Grid" Proc. of International Symposium for Computational Fluid Dynamics-Nagoya. 451-454 (1989)

H. Matsumura 和 M. Kobayakawa：“数字控制理论在生成自适应网格中的应用”Proc。

小早川 命: "数値流体力学へ最適制御を用いる試み" 第35回システム制御情報学会研究発表講演会論文集. 263-264 (1991)

Mikoto Kobayakawa：“尝试在计算流体动力学中使用最优控制”第 35 届系统、控制和信息工程师学会研究演示会议论文集 263-264 (1991)。

山田 英太郎,小早川 命: "最適制御理論を用いた適応格子生成法" 第5回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 451-454 (1991)

Eitaro Yamada、Mikoto Kobayakawa：“使用最优控制理论的自适应网格生成方法”第五届计算流体动力学研讨会论文集 451-454（1991）。

山田 英太郎,小早川 命: "最適制御理論を用いて適応格子生成法" 第5回数値流体力学シンポジウム講演論文集. 451-454 (1991)

Eitaro Yamada、Mikoto Kobayakawa：“使用最优控制理论的自适应网格生成方法”第五届计算流体动力学研讨会论文集 451-454（1991）。

M. Kobayakawa and Y. Yamada: "New Methods for Generating Adaptive Grid by Digital Control Theory" Journal of Computational Physics.

M. Kobayakawa 和 Y. Yamada：“通过数字控制理论生成自适应网格的新方法”计算物理学杂志。