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非周期流周期性流入/流出边界处理的窗口方法。 (英语) Zbl 1120.76351号

摘要:描述了一种用于非周期流动数值计算的流入/流出边界处理程序,该程序允许使用周期性空间边界条件。由于这种周期性,例如可以应用高效和准确的傅里叶光谱方法。使用信号处理中已知的窗口函数修改流的控制方程。因此,加窗解在人工边界处被强制为零到高阶。边界附近的物理解是通过常规的脱窗操作获得的,边界条件是通过适当的基流施加的,基流只需要在窗口边界区域内定义。在内部区域,求解未修改的流动方程。基流可以包含空间和时间变化的扰动。因此,可以使用窗口技术来采用过渡和湍流流入条件。
通过适当设计窗函数,可以获得傅里叶离散化的谱精度。对该方案的性能进行了理论分析、数值验证,并与更广泛使用的条纹区技术进行了比较。结果表明,两种方法施加边界条件的精度相似。此外,对于具有空间演变基流的流问题,加窗方法不要求基流是周期性的。
本文对二维不可压缩Navier-Stokes程序中窗口方法的实现进行了研究,并对两个测试案例(局部扰动的对流和静止的空间演变射流)与边缘区域技术进行了详细比较。

MSC公司:

76平方米25 其他数值方法(流体力学)(MSC2010)
65M99型 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 贝伦格,J.-P.,《电磁波吸收的完美匹配层》,J.Compute。物理。,114, 2 (1994) ·Zbl 0814.65129号
[2] Bertolotti,F.P。;赫伯特,T。;Spalart,P.R.,布拉修斯边界层的线性和非线性稳定性,流体力学杂志。,242, 441-474 (1992) ·Zbl 0754.76029号
[3] Boyd,J.P.,Chebyshev and Fourier Spectral Methods(2000),多佛:美国多佛米诺拉
[4] 勃兰特,L。;施拉特,P。;Henningson,D.S.,自由流湍流下的边界层跃迁,流体力学杂志。,517, 167-198 (2004) ·Zbl 1131.76326号
[5] Braverman,E。;以色列,M。;Averbuch,A。;Vozovoi,L.,任意阶精度的快速3D泊松解算器,J.Compute。物理。,144, 109-136 (1998) ·Zbl 1398.65365号
[6] Brown,D.L。;科尔特斯,R。;Minion,M.L.,《不可压缩Navier-Stokes方程的精确投影方法》,J.Compute。物理。,168, 464-499 (2001) ·Zbl 1153.76339号
[7] 卡努托,C。;侯赛尼,M.Y。;Quarteroni,A。;Zang,T.A.,《流体动力学中的光谱方法》(1988),施普林格:德国施普林格-柏林·Zbl 0658.76001号
[8] Chorin,A.J.,Navier-Stokes方程的数值解,数学。计算。,22, 745-762 (1968) ·Zbl 0198.50103号
[9] Colonius,T.,可压缩流的模拟人工边界条件,年。流体力学版次。,36, 315-345 (2004) ·Zbl 1076.76040号
[10] 科隆尼乌斯,T。;Ran,H.,用于模拟无界区域上可压缩流动的超网格模型,J.Compute。物理。,182, 191-212 (2002) ·Zbl 1090.76559号
[11] E、 W。;Shu,C.-W.,应用于不可压缩流动的高阶本质非振荡格式的数值分辨率研究,J.Compute。物理。,110,39-46(1994年)·Zbl 0790.76055号
[12] Givoli,D.,非反射边界条件,J.计算。物理。,94, 1-29 (1991) ·Zbl 0731.65109号
[13] 郭永元,直接数值模拟三维空间增长可压缩边界层转捩的新傅里叶谱方法,技术报告IB 221-93A16,德国DLR哥廷根,1993;Y.Guo,用于三维空间生长可压缩边界层跃迁直接数值模拟的新傅立叶谱方法,技术报告IB 221-93A16,德国哥廷根航空航天中心,1993
[14] 郭毅。;新泽西州亚当斯。;Kleiser,L.,使用新的傅里叶方法对空间增长的可压缩边界层中的转捩进行直接数值模拟
[15] T.Hagstrom,I.Nazarov,剪切流计算的完美匹配层和辐射边界条件,AIAA论文2003-32982003;T.Hagstrom,I.Nazarov,剪切流计算的完美匹配层和辐射边界条件,AIAA论文2003-32982003
[16] Harris,H.F.,《关于利用离散傅里叶变换进行谐波分析的窗口》,Proc。IEEE,66,1,51-83(1978)
[17] 以色列,M。;Orszag,S.A.,辐射边界条件近似,J.Compute。物理。,41, 115-135 (1981) ·Zbl 0469.65082号
[18] 以色列,M。;Vozovoi,L。;Averbuch,A.,具有局部傅里叶基的光谱多域技术,科学杂志。计算。,8, 2, 135-149 (1993) ·Zbl 0784.76066号
[19] A.Lundbladh,S.Berlin,M.Skote,C.Hildings,J.Choi,J.Kim,D.S.Henningson,模拟平板上不可压缩流动的有效谱方法,技术报告TRITA-MEK 1999:11,瑞典斯德哥尔摩KTH,1999;A.Lundbladh,S.Berlin,M.Skote,C.Hildings,J.Choi,J.Kim,D.S.Henningson,模拟平板上不可压缩流动的有效谱方法,技术报告TRITA-MEK 1999:11,瑞典斯德哥尔摩KTH,1999
[20] Nordström,J。;北欧诺丁。;Henningson,D.S.,《用于空间演变粘性流直接数值模拟的边缘区技术和傅里叶方法》,SIAM J.Sci。计算。,20, 4, 1365-1393 (1999) ·兹伯利0930.35015
[21] Otnes,R.K。;Enochson,L.D.,《应用时间序列分析》(1978),Wiley-Interscience:Wiley-Interscience纽约,美国·Zbl 0528.62074号
[22] Perot,J.B.,《分步法分析》,J.Compute。物理。,108, 51-58 (1993) ·Zbl 0778.76064号
[23] Poinsot,T.J。;Lele,S.K.,可压缩粘性流直接模拟的边界条件,J.Compute。物理。,101104-129(1992年)·Zbl 0766.76084号
[24] Rannacher,R.,《关于不可压缩Navier-Stokes方程的Chorin投影法》,(Navier-Stokes方程II-理论和数值方法。Navier-斯托克斯方程II-原理和数值方法,数学课堂讲稿,第1530卷(1992年),Springer:Springer Berlin,德国),167-183·Zbl 0769.76053号
[25] Schlichting,H.,《边界层理论》(1987),McGraw-Hill:美国纽约McGraw-Hill
[26] 舒,C.-W。;Osher,S.,《本质上非振荡激波捕获方案的有效实现》,J.Compute。物理。,77439-471(1988年)·Zbl 0653.65072号
[27] P.R.Spalart,前沿污染的直接数值研究,in:三维湍流剪切流和转捩的流体动力学,AGARD-CP-438,AGARD,Neuilly-sur-Seine,法国,1988年,第5.1-5.13页;P.R.Spalart,前沿污染的直接数值研究,in:三维湍流剪切流和转捩的流体动力学,AGARD-CP-438,AGARD,Neuilly-sur-Seine,法国,1988年,第5.1-5.13页
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