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无碳和低耗散Roe-type格式的发展:多维Euler流的应用。 (英语) Zbl 1506.76111号

概述:众所周知,Roe方案具有高分辨率,但受到臭名昭著的激波异常(如红玉现象)和非物理膨胀激波的影响。本文旨在开发一种新的Roe型格式,该格式对强冲击波具有鲁棒性,对接触波和剪切层具有低耗散性。在激波不稳定性机理分析的基础上,采用耗散控制策略调整数值激波层中横向数值通量的熵波粘度和剪切波粘度,从而增强了Roe格式的鲁棒性。此外,还修正了熵条件的破坏和膨胀激波的问题,以拓宽方案的应用范围。此外,还实现了THINC重建程序和BVD算法,以进一步提高接触波和剪切层的分辨率。一系列经典的一维、二维和三维试验问题的数值结果充分表明,与原Roe格式相比,新的Roe格式不仅对强冲击波具有更好的鲁棒性,而且对接触波和剪切层也具有更高的分辨率。

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76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
76升05 流体力学中的冲击波和爆炸波
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参考文献:

[1] Roe,P.L.,《近似黎曼解算器、参数向量和差分格式》,《计算物理杂志》,43,357-372(1981)·Zbl 0474.65066号
[2] 巴苏科,W。;Edelmann,P.V.F。;克林根贝格,C。;Miczek,F。;Räpke,F.K.,理想流体动力学可压缩低马赫数区域的数值格式,科学计算杂志,72,623-646(2017)·Zbl 1459.65166号
[3] Nekoubin,N。;Nobari,M.R.H.,带俯冲运动的可变形翼型跨音速流动的数值研究,应用数学力学(英语版),37,75-96(2016)
[4] 李,X.S。;Li,X.L.,均匀衰减湍流大涡模拟的全速roe格式,国际计算流体动力学杂志,30,69-78(2016)·Zbl 07516424号
[5] 卡斯特罗,M.J。;费尔南德斯·尼托,E.D。;费雷罗,A.M。;加西亚·罗德里格斯,J.a。;Parés,C.,二维非保守双曲方程组roe格式的高阶扩展,科学计算杂志,39,67-114(2009)·Zbl 1203.65131号
[6] Peery K,Imlay S.Blunt-body流动模拟。收录:AIAA论文。1988年,第88-2924页。
[7] Quirk,J.J.,对伟大的黎曼解算器争论的贡献,国际数字方法流体杂志,18555-574(1994)·Zbl 0794.76061号
[8] Rodionov,A.V.,《用于治疗冲击不稳定性的简化人工粘度方法》,《计算流体》,219,第104873页,第(2021)条·Zbl 1521.76302号
[9] 王,D。;邓,X。;王,G。;Dong,Y.,《用高阶方法开发适用于高超声速流动模拟的混合通量函数》,《国际数值方法流体》,81,309-327(2015)
[10] Wu,H。;沈立杰。;Shen,Z.J.,一种治疗数值冲击不稳定性的混合数值方法,Commun Comput Phys,8,1264-1271(2010)·Zbl 1364.76163号
[11] 沈志杰。;Yan,W。;Yuan,G.W.,治疗冲击不稳定性的混合方案的稳定性分析,Commun Compute Phys,151320-1342(2014)·Zbl 1373.76144号
[12] 胡立杰。;袁,L。;翟,J.,鲁棒混合roe-Riemann解算器,Chin J Compute Mech,36818-824(2019)·Zbl 1449.76040号
[13] 美国Vevek。;臧,B。;New,T.H.,使用新型基于速度的传感器的Harten-Lax-van Leer接触(HLLC)方案的红肿治疗,应用数学力学(英语版),42,1259-1278(2021)·Zbl 1476.65210号
[14] Lin,H.C.,通量差分裂的耗散附加,计算物理杂志,117,20-27(1995)·Zbl 0836.76061号
[15] Liou,M.S.,质量通量方案与冲击不稳定性的关系,《计算物理杂志》,160,623-648(2000)·Zbl 0967.76062号
[16] Kim,S.S。;Rho,O.H。;Hong,S.K.,《解决冲击不稳定性:冲击稳定Roe方案的发展》,J Comput Phys,185342-374(2003)·Zbl 1062.76538号
[17] 谢伟杰。;Zhang,Y。;Chang,Q。;Li,H.,《为所有马赫数流建立精确而稳健的Roe-type方案》,《高级应用数学力学》,第11期,第132-167页(2019年)·Zbl 1488.65356号
[18] 潘多尔菲,M。;D'Ambrosio,D.,迎风方法中的数值不稳定性:红肿现象的分析和治疗,计算物理杂志,166271-301(2001)·Zbl 0990.76051号
[19] 格雷西尔,J。;Moschetta,J.M.,冲击波计算中的稳健性与准确性,《国际数值方法流体》,33,313-332(2000)·Zbl 0980.76072号
[20] Dumbser,M。;Moschetta,J.M.,痈现象的矩阵稳定性分析,计算物理杂志,197,647-670(2004)·Zbl 1079.76607号
[21] Ren,Y.X.,基于旋转Riemann解算器的稳健冲击捕获方案,计算流体,321379-1403(2003)·Zbl 1034.76035号
[22] 西川,H。;Kitamura,K.,《非常简单、无碳水化合物、边界层重解、旋转混合黎曼解算器》,《计算物理杂志》,2272560-2581(2008)·Zbl 1388.76185号
[23] 利维,D.W。;鲍威尔,K.G。;van Leer,B.,《旋转黎曼解算器在二维欧拉方程中的应用》,《计算物理杂志》,106,201-214(1993)·Zbl 0770.76046号
[24] 陈振强。;Huang,X.D.博士。;任永新。;Zhou,M.,Riemann解算器消除红肿和冲击不稳定性的一般程序,AIAA J,552002-2015(2017)
[25] 陈,S.S。;严,C。;林,B.X。;Liu,L.Y。;Yu,J.,Godunov型防痈方案的可承受冲击稳定项目,计算物理杂志,373662-672(2018)·Zbl 1416.76142号
[26] 任,X.D。;顾长伟。;Li,X.S.,Roe方案动量插值机制在冲击不稳定性中的作用,国际数值方法流体,84,335-351(2017)
[27] 李,X.S。;任,X.D。;Gu,C.W.,基于动量插值机制的Roe格式的膨胀激波和激波不稳定性的治疗,应用数学力学(英语版),39,455-466(2017)·Zbl 1391.76294号
[28] Balsara,D.S.,《守恒定律的二维HLLC-Riemann解算器:在欧拉和磁流体力学流动中的应用》,《计算物理杂志》,第231期,第7476-7503页(2012年)·Zbl 1284.76261号
[29] Kemm,F.,痈现象的启发式和数值考虑,Appl Math Comput,320596-613(2018)·Zbl 1426.76200号
[30] Rodionov,A.V.,《Godunov型方案中的人工粘度用于治疗红肿现象》,《计算物理杂志》,345308-329(2017)·Zbl 1378.76059号
[31] 弗莱什曼,N。;阿达米,S。;胡晓云。;Adams,N.A.,《治疗网格对齐激波不稳定性的低耗散方法》,《计算物理杂志》,401,第109004页,(2020)·Zbl 1453.76092号
[32] Godunov,S.K.,流体动力学方程间断解数值计算的差分方法,Mat Sb,47,271-306(1959)·Zbl 0171.46204号
[33] 哥特利布,S。;舒,C.W。;Tadmor,E.,强稳定性保持高阶时间离散化方法,SIAM Rev,43,89-112(2001)·Zbl 0967.65098号
[34] 胡立杰。;袁海忠。;Zhao,K.L.,可压缩Euler流具有改进接触分辨能力的防震HLLEM格式,计算物理杂志,453,第110947页,(2022)·Zbl 07517717号
[35] 胡立杰。;Feng,S.,可压缩流的稳健且保持接触的通量分裂方案,《公共非线性科学数值模拟》,93,第105502页,(2021)·兹比尔1452.65190
[36] Einfeldt,B。;蒙兹,C.D。;罗伊,P.L。;Sjögreen,B.,《关于低密度附近的Godunov型方法》,《计算物理杂志》,92,273-295(1991)·兹比尔0709.76102
[37] 肖,F。;Y.Honma。;Kono,T.,使用双曲正切函数的简单代数界面捕获方案,国际数值方法流体,481023-1040(2005)·Zbl 1072.76046号
[38] 胡立杰。;Yuan,L.,《接触不连续性精确的简单力型中心格式:可压缩欧拉流的应用》,计算流体,227,第105021页,(2021)·Zbl 1521.76544号
[39] 孙,Z。;Inaba,S。;Xiao,F.,《边界变差递减(BVD)重建:改进Godunov格式的新方法》,《计算物理杂志》,322309-325(2016)·Zbl 1351.76123号
[40] 江,G。;Shu,C.W.,加权ENO方案的有效实施,《计算物理杂志》,126202-228(1996)·Zbl 0877.65065号
[41] van Leer,B.,《走向最终保守差分格式》。V.戈杜诺夫方法的二阶续集,《计算物理杂志》,32,101-136(1979)·Zbl 1364.65223号
[42] 野村,T。;Kitamura,K。;Fujii,K.,《应用双曲正切函数进行可压缩双流体建模的简单界面锐化技术》,《计算物理杂志》,25895-117(2014)·Zbl 1349.76514号
[43] 库马尔,R。;Chandrashekar,P.,双曲守恒律自适应阶的高效七阶WENO格式,Comput Fluids,19049-76(2019)·Zbl 1496.65119号
[44] 瓦达,Y。;Liou,M.S.,《冲击和接触不连续性的精确而稳健的通量分裂方案》,SIAM科学计算杂志,18,633-657(1997)·Zbl 0879.76064号
[45] Schulz-Rinen,C.W.,《二维气体动力学Riemann问题的分类》,SIAM数学分析杂志,24,76-88(1993)·Zbl 0811.35082号
[46] Terashima,H。;Tryggvason,G.,《可压缩流中流体界面的前向跟踪/幽灵流体方法》,《计算物理杂志》,2284012-4037(2009)·Zbl 1171.76046号
[47] A.弗兰克。;琼斯,T.W。;Ryu,D。;Gaalaas,J.B.,《磁流体动力学Kelvin-Helmholtz不稳定性:二维数值研究》,天体物理学J,460777-793(1996)
[48] 圣马力诺。;Kara,K.,《WENO重建方案的Riemann通量解算器评估:Kelvin-Helmholtz不稳定性》,计算流体,117,24-41(2015)·Zbl 1390.76617号
[49] 邓,X。;波文,P。;Xiao,F.,接触界面处精确的二波黎曼解算器的新公式,《物理流体》,31,第046102页,(2019)
[50] 胡立杰。;Feng,S.,求解欧拉方程的精确且冲击稳定的真正多维格式,Commun非线性科学数字模拟,97,文章105738 pp.(2021)·Zbl 1459.76087号
[51] Sohn,S.I.,Rayleigh-Taylor不稳定性的渐近气泡演化,《公共非线性科学数值模拟》,第17期,第4017-4022页(2012年)·Zbl 1316.76042号
[52] Ohwada,T。;阿达奇,R。;Xu,K。;Luo,J.,《关于动力学方案中冲击异常的补救》,《计算物理杂志》,255,106-129(2013)·Zbl 1349.76722号
[53] 埃林,V.,《红肿现象是无法治愈的》,《数学科学学报》,291647-1656(2009)·Zbl 1201.76126号
[54] Qu,F。;Sun,D。;Chao,Y.,Euler方程II的新通量分裂方案:所有速度下的E-AUSMPWAS,Commun非线性科学数值模拟,57,58-79(2018)·Zbl 1460.76640号
[55] 弗莱什曼,N。;阿达米,S。;Adams,N.A.,减少数值耗散的HLLC Riemann解算器的冲击稳定修改,《计算物理杂志》,423,第109762页,(2020)·Zbl 07508398号
[56] Tasker,E.J。;布鲁尼诺,R。;米切尔,N.L。;Michielsen,D。;霍普顿,S。;Pearce,F.R.,《天体物理学中流体动力学代码定量比较的测试套件》,Mon Not R Astron Soc,390,1267-1281(2008)
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