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孙，Y。;舒，C。;王，Y。;特奥，C.J。;陈，Z。

用于模拟不可压缩流动的浸入式边界气体动力学通量求解器。 （英语） Zbl 1390.76768号

计算。流体 142, 45-56 (2017).
摘要：本文提出了一种用于模拟不可压缩粘性流动的浸没边界气体动力学通量求解器（IB-GKFS）。在本方案中，流场采用简单的笛卡尔网格，固体边界采用一组拉格朗日点表示。IB-GKFS的求解过程可以分为两个步骤，预测步骤和速度校正步骤。在预测步骤中，通过应用气体动力学通量求解器获得中间流场。由于在这一步中没有考虑固体边界，因此在计算每个单元界面的数值通量时，气体分布函数中没有附加外力。在速度校正步骤中，在所有边界点处施加无滑移边界条件，对周围的欧拉点进行速度校正。采用隐式边界条件-强迫浸入边界法，可以精确满足无滑移边界条件，完全避免水流穿透。预测步长和速度校正步长的解耦特性使得当前方案简单高效，因为每个单元界面上的通量在每个时间步长只需计算一次。通过简单的笛卡尔网格和灵活的边界条件处理，IB-GKFS可以方便地应用于求解复杂的移动边界问题。为了验证本方案，进行了若干数值实验，包括通过静止圆柱和NACA0012翼型的流动，以及通过具有规定运动的直列振荡圆柱的流动。在此基础上，进一步考虑了矩形区域内单颗粒沉降的典型流固耦合问题。这些测试用例的数值结果表明了该方案的良好性能。

引用于6文件

MSC公司：

76米28 粒子法和晶格气体法
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程

关键词：

浸入边界法;气动通量求解器;速度校正;移动边界流

软件：

PowerFLOW公司;变形杆菌属
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{Y.Sun}等人，计算。液体142，45-56（2017；Zbl 1390.76768）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Xu，K.，Navier-Stokes方程的气动BGK格式及其与人工耗散和Godunov方法的联系，计算物理杂志，171，289-335，（2001）·Zbl 1058.76056号
[2] Bhatnagar，P.L。；毛重，E.P。；Krook，M.，气体碰撞过程模型。I.带电和中性单组分系统中的小振幅过程，《物理评论》，94，511，（1954）·兹比尔0055.23609
[3] Xu，K.，非定常可压缩流动模拟的气体动力学方案，VKI Fluid Dyn Lect Ser，1998（3），（1998）
[4] 孙，Y。；舒，C。；特奥·C·J。；Wang，Y。；Yang，L.M.，用于模拟不可压缩和可压缩粘性流动的气动通量解算器的显式公式，《计算物理杂志》，300，492-519，（2015）·Zbl 1349.76392号
[5] Peskin，C.S.，心脏血流的数值分析，计算机物理杂志，25220-252，（1977）·Zbl 0403.76100号
[6] 吴杰。；Shu，C.，基于隐式速度校正的浸没边界晶格Boltzmann方法及其应用，计算物理杂志，2281963-1979，（2009）·Zbl 1243.76081号
[7] 戈尔茨坦博士。；Handler，R.公司。；Sirovich，L.，用外力场模拟无滑移流动边界，计算物理杂志，105，354-366，（1993）·Zbl 0768.76049号
[8] Mohd-Yusof，J.，《复杂几何形状流动模拟的浸没边界/B样条组合方法》，《年度研究简报》，中央涡轮研究所，317-327，（1997）
[9] 法德伦，E。；Verzicco，R。；奥兰迪，P。；Mohd-Yusof，J.，三维复杂流动模拟的复合浸没边界有限差分方法，计算物理杂志，161，35-60，（2000）·Zbl 0972.76073号
[10] Balaras，E.，《在大涡模拟中使用固定笛卡尔网格上的外力场建模复杂边界》，计算流体，33，375-404，（2004）·Zbl 1088.76018号
[11] Uhlmann，M.，《模拟颗粒流的直接强迫浸没边界法》，《计算物理杂志》，209448-476，（2005）·Zbl 1138.76398号
[12] 王，Z。；范，J。；Cen，K.，基于涡速公式的二维粘性流模拟的浸没边界法，计算物理杂志，2281504-1520，（2009）·Zbl 1252.76054号
[13] 冯，Z.-G。；Michaelides，E.E.，求解流体-颗粒相互作用问题的浸没边界晶格Boltzmann方法，计算物理杂志，195，602-628，（2004）·兹比尔1115.76395
[14] 冯，Z.-G。；Michaelides，E.E.，Proteus:颗粒流模拟中的直接强迫方法，《计算物理杂志》，202，20-51，（2005）·Zbl 1076.76568号
[15] 牛，X。；舒，C。；Chew，Y。；Peng，Y.，一种基于动量交换的浸没边界晶格Boltzmann方法，用于模拟不可压缩粘性流，Phys-Lett A，354173-182，（2006）·Zbl 1181.76111号
[16] Ye，T。；米塔尔·R。；Udaykumar，H.S。；Shyy，W.，《复杂浸没边界粘性不可压缩流动的精确笛卡尔网格法》，《计算物理杂志》，156209-240，（1999）·Zbl 0957.76043号
[17] 舒，C。；刘，N。；Chew，Y.T.，一种新的浸入式边界速度修正玻尔兹曼方法及其在模拟圆柱绕流中的应用，计算物理杂志，2261607-1622，（2007）·Zbl 1173.76395号
[18] Wang，Y。；舒，C。；特奥，C。；Wu，J.，浸没边界晶格Boltzmann通量解算器及其在流体-结构相互作用问题中的应用，J Fluids Struct，54，440-465，（2015）
[19] 舒，C。；Wang，Y。；特奥·C·J。；Wu，J.，用于模拟不可压缩流动的格子Boltzmann通量解算器的开发，Adv Appl Math Mech，6436-460，（2014）
[20] 苏，S.-W。；赖，M.-C。；Lin，C.-A.，《模拟具有刚性边界的复杂流动的浸没边界技术》，计算流体，36，313-324，（2007）·Zbl 1177.76299号
[21] Le，D.V。；Khoo，B.C。；Lim，K.M.，《模拟不规则区域粘性流动的隐式推进浸没边界法》，计算方法应用机械工程，197，2119-2130，（2008）·Zbl 1158.76407号
[22] 袁，R。；钟，C。；Zhang，H.，基于气体动力学BGK格式的不可压缩粘性流浸没边界方法，计算机物理，296184-208，（2015）·Zbl 1352.76102号
[23] Xu，K。；He，X.，低马赫数粘性流模拟中的格子Boltzmann方法和气动BGK格式，计算物理杂志，190100-117，（2003）·Zbl 1236.76052号
[24] Xu，K。；Huang，J.-C.，连续流和稀薄流的统一气体动力学方案，计算物理杂志，2297747-7764，（2010）·兹比尔1276.76057
[25] Peskin，C.S.，《浸没边界法》，《数值学报》，第11期，第479-517页，（2002年）·Zbl 1123.74309号
[26] 铃木，K。；Inamuro，T.，用浸没边界法模拟运动物体时内部质量的影响，计算流体，49，173-187，（2011）·Zbl 1271.76257号
[27] 丹尼斯，S。；Chang，G.-Z.，雷诺数高达100时圆柱绕流定常流动的数值解，流体力学杂志，42，471-489，（1970）·Zbl 0193.26202号
[28] Shukla，R.K。；Tatineni，M。；Zhong，X.，不可压缩Navier-Stokes方程非均匀网格上的高阶紧致有限差分格式，计算机物理，2241064-1094，（2007）·Zbl 1123.76044号
[29] 布拉萨，M。；Chassaing，P。；Minh，H.H.，圆柱近尾迹压力场和速度场的数值研究和物理分析，流体力学杂志，165，79-130，（1986）·Zbl 0596.76047号
[30] 本森，M。；贝拉米·奈特，P。；杰拉德，J。；Gladwell，I.，应用于低雷诺数绕圆柱流动的粘性分裂算法，J Fluids Struct，3439-479，（1989）·Zbl 0695.76023号
[31] 丁·H。；舒，C。；Yeo，K。；Xu，D.，用混合FD格式和基于无网格最小二乘的有限差分法模拟不可压缩粘性绕圆柱流动，计算方法应用机械工程，193，727-744，（2004）·Zbl 1068.76062号
[32] Imamura，T。；铃木，K。；Nakamura，T。；Yoshida，M.，在广义坐标下使用格子Boltzmann方法进行翼型绕流模拟，AIAA论文，244，（2004）
[33] 洛卡德·D·P。；罗，L.-S。；温和，S.D。；Singer，B.A.，《空气动力学应用的功率流评估》，J Stat Phys，107，423-478，（2002）·Zbl 1126.76355号
[34] 杜奇，H。；杜斯特，F。；贝克尔，S。；Lienhart，H.，低Keulegan-Capenter数下振荡圆柱体周围的低雷诺数流动，流体力学杂志，360249-271，（1998）·Zbl 0922.76024号
[35] 杨，J。；Balaras，E.，《湍流与移动边界相互作用大涡模拟的嵌入边界公式》，《计算物理杂志》，215，12-40，（2006）·Zbl 1140.76355号
[36] 钟海杰。；Lee，C.B。；苏，Z。；Chen，S.Y。；周，医学博士。；Wu，J.Z.，自由下落薄圆盘的实验研究。第1部分。流动结构和雷诺数对锯齿运动的影响，《流体力学杂志》，716228-250，（2013）·Zbl 1284.76035号
[37] Lee，C.B。；苏，Z。；钟海杰。；Chen，S.Y。；Zhou，医学博士。；Wu，J.Z.，自由下落薄圆盘的实验研究。第2部分。《三维运动从曲折向螺旋的过渡》，《流体力学杂志》，732，77-104，（2013）·Zbl 1294.76028号
[38] Ren，W。；吴杰。；舒，C。；Yang，W.，基于流函数-概率公式的浸没边界法及其应用，国际数值方法流体，70，627-645，（2012）·Zbl 1412.65173号
[39] Wan，D。；Turek，S.，通过多重网格有限元技术和虚拟边界法对颗粒流进行直接数值模拟，国际数值方法流体，51，531-566，（2006）·Zbl 1145.76406号
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