×
乔尔迪·维拉·佩雷斯;马泰奥·贾科米尼;鲁本·塞维利亚;安东尼奥·韦尔塔

可压缩流动的非振荡面心有限体积法。 （英语） 兹比尔1521.76476

计算。流体 235，文章ID 105272，17 p.（2022）.
总结：这项工作提出了一种以面为中心的有限体积（FCFV）范式，用于模拟可压缩流动。FCFV方法定义了面重心处的未知数，并使用杂交程序消除单元内的所有自由度。此外，黎曼解算器在数值通量表达式中被隐式定义。由此产生的方法提供了保守量（即密度、动量和能量）以及粘性应力张量和热流密度的一阶精确近似，而无需任何梯度重建程序。因此，FCFV解算器在存在扭曲和高度拉伸的单元时保持近似的准确性，从而提供对网格质量不敏感的解算器。此外，FCFV能够构建尖锐不连续的非振荡近似，而无需借助激波捕捉或限制技术。对于低马赫数的流动，该方法是稳健的，能够在不可压缩极限下计算精确解，而无需引入特定的压力校正策略。提出了一组外部流动的二维和三维基准，以验证该方法在不同流型（从无粘到粘性层流，从跨声速到亚声速不可压缩流）中的有效性，证明其在实际场景中处理可压缩流的潜力。

引用于5文件

MSC公司：

76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
6500万08 含偏微分方程初值和初边值问题的有限体积法
76牛顿 可压缩流体和气体动力学

关键词：

有限体积法;以面为中心;可杂交间断Galerkin;可压缩流动;黎曼解算器;不可压缩极限

软件：

HDGlab公司;FUN3D公司;CFL3D（CFL3D）;开放式泡沫;FLUENT公司;TAU公司;HLLE公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{J.Vila-Pérez}等人，计算。液体235，文章ID 105272，17 p.（2022；Zbl 1521.76476）
全文： 内政部 arXiv公司
OA许可证

参考文献：

[1] Versteeg，H。；Mallasekra，W.，《计算流体动力学导论》（2007），普伦蒂斯·霍尔
[2] Leveque，R.，《双曲问题的有限体积方法》（2013），剑桥大学出版社
[3] 流利教程指南技术。代表（2017），ANSYS Inc。
[4] 巴特尔斯，R。；Rumsey，C。；Biedron，R.，CFL3D 6.4版-通用和气动弹性分析技术。代表（2006），NASA/TM-2006-214301
[5] 比德隆，R。；卡尔森·J·R。；德拉加，J。；格诺夫，P。；哈蒙德·D·。；琼斯，W。；克莱布，B。；Lee Rausch，E。；尼尔森，E。；帕克，M。；Rumsey，C。；托马斯·J。；汤普森，K。；Wood，W.，FUN3D手册：13.6Tech。代表（2019年），NASA/TM-2019-220416
[6] 摩根，K。；佩雷尔，J。；佩罗，J。；Hassan，O.，《使用非结构化网格计算三维水流》，计算方法应用机械工程，87，2-3，335-352（1991）·Zbl 0760.76062号
[7] 瑟伦森，K。；O.哈桑。；摩根，K。；Weatherill，N.，采用网格移动和局部重网格的多重网格加速时间准确无粘可压缩流体流动求解算法，《国际数值方法流体》，43，5，517-536（2003）·Zbl 1032.76622号
[8] 瑟伦森，K。；哈桑，O。；摩根，K。；Weatherill，N.，三维可压缩湍流的多重网格加速混合非结构网格方法，计算力学，31，1-2，101-114（2003）·Zbl 1038.76526号
[9] Jasak，H.，OpenFOAM:研究和工业中的开放源码CFD，《国际海军Arch海洋工程杂志》，1，2，89-94（2009）
[10] Gerhold，T.，混合RANS代码TAU概述，（MEGAFLOW-飞机设计数值流模拟（2005），Springer），81-92·Zbl 1273.76313号
[11] 查洛特，F。；Perrier，P.，《工业空气动力学》（计算力学百科全书（2004），威利在线图书馆）
[12] Diskin，B。；托马斯·J。；尼尔森，E。；西川，H。；White，J.A.，《节点中心和单元中心非结构化有限体积离散化的比较：粘性通量》，AIAA J，48，7，1326-1338（2010）
[13] Diskin，B。；Thomas，J.，《以节点为中心和以单元为中心的非结构化有限体积离散化的比较：无粘通量》，AIAA J，49，4，836-854（2011）
[14] 莫顿，K。；Sonar，T.，双曲守恒定律的有限体积法，《数值学报》，16，155-238（2007）·Zbl 1123.65086号
[15] Barth，T。；Ohlberger，M.，《有限体积方法：基础与分析》（计算力学百科全书（2004），John Wiley&Sons，Ltd）
[16] 埃马德，R。；加洛特，t。；Herbin，R.，有限体积法（数值分析手册（2000），Elsevier），713-1018·Zbl 0981.65095号
[17] Maire，P.-H。；Abgrall，R。；布雷尔，J。；Ovadia，J.，二维可压缩流动问题的以单元为中心的拉格朗日格式，SIAM科学计算杂志，29，4，1781-1824（2007）·Zbl 1251.76028号
[18] Asouti，V。；Trompoukis，X。；伊利诺伊州坎波利斯。；Giannakoglou，K.，《使用以顶点为中心的有限体积对图形处理单元上的非结构化网格进行非定常CFD计算》，国际数值方法流体杂志，67，2，232-246（2010）·Zbl 1269.76072号
[19] 塞维利亚，R。；Giacomini，M。；Huerta，A.，二阶椭圆问题的面中心有限体积法，国际数值方法工程杂志，115，8，986-1014（2018）·Zbl 07865134号
[20] 塞维利亚共和国。；Giacomini，M。；Huerta，A.，线性弹性静力学的无锁定面心有限体积（FCFV）方法，计算结构，212，43-57（2019）
[21] Giacomini，M。；Sevilla，R.，《基于自动网格自适应的一般网格的二阶面心有限体积法》，《国际数值方法工程》，121，23，5227-5255（2020）·Zbl 07864074号
[22] 维埃拉，L.M。；Giacomini，M。；塞维利亚，R。；Huerta，A.，椭圆问题的二阶面心有限体积法，计算方法应用机械工程，358，第112655页，（2020）·Zbl 1441.65087号
[23] 斯瓦德，M。；龚，J。；Nordström，J.，《非结构化节点中心有限体积方法的精度评估》，应用数值数学，58，8，1142-1158（2008）·Zbl 1139.76040号
[24] Toro，E.，Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics（2009年），柏林-海德堡施普林格出版社·Zbl 1227.76006号
[25] Hesthaven，J.，《守恒定律的数值方法》（2017），工业与应用数学学会
[26] Cockburn，B。；Shu，C.-W.，守恒定律V的Runge-Kutta间断Galerkin方法，计算物理杂志，141,2199-224（1998）·Zbl 0920.65059号
[27] 邱，J。；Khoo，B.C。；Shu，C.-W.，基于不同数值通量的Runge-Kutta间断Galerkin方法性能的数值研究，《计算物理杂志》，212，2，540-565（2006）·Zbl 1083.65093号
[28] 冯·诺依曼，J。；Richtmyer，R.D.，《流体动力激波数值计算方法》，《应用物理学杂志》，21，3，232-237（1950）·Zbl 0037.12002号
[29] Donea，J。；Huerta，A.，《流动问题的有限元方法》（2003），John Wiley&Sons，Ltd。
[30] Persson P-O，Peraire J.非连续Galerkin方法的亚细胞休克捕捉。AIAA论文01122006。
[31] Fernández P，Nguyen C，Peraire J.非定常层流和湍流的基于物理的激波捕捉方法。AIAA论文，2018年。
[32] 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》，32，1，101-136（1979）·Zbl 1364.65223号
[33] Sweby，P.K.，使用通量限制器实现双曲守恒律的高分辨率方案，SIAM J Numer Ana，21，5，995-1011（1984）·Zbl 0565.65048号
[34] Toro，E.，双曲守恒律的中心TVD格式，IMA J Numer Anal，20，1，47-79（2000）·Zbl 0943.65100号
[35] Krivodonova，L.，高阶非连续Galerkin方法的限制器，计算物理杂志，226，1879-896（2007）·Zbl 1125.65091号
[36] Cockburn，B。；卡尼亚达基斯，G。；Shu，C.-W.，不连续Galerkin方法的发展，（不连续Galer方法（2000），柏林-海德堡：柏林-海德堡-柏林·兹伯利0989.76045
[37] Selmin，V.，《节点中心有限体积法：有限差分和有限元之间的桥梁》，《计算方法应用机械工程》，102，1，107-138（1993）·Zbl 0767.76058号
[38] R银行。；Rose，D.，盒子法的一些误差估计，SIAM J Numer Anal，24，4，777-787（1987）·Zbl 0634.65105号
[39] Cockburn，B。；Gopalakrishnan，J。；Lazarov，R.，二阶椭圆问题间断Galerkin方法、混合方法和连续Galerkins方法的统一杂交，SIAM J Numer Ana，47，2，1319-1365（2009）·Zbl 1205.65312号
[40] Cockburn，B.，《静态凝聚、杂交和HDG方法的设计》，（计算科学与工程讲义（2016），Springer International Publishing），129-177·Zbl 1357.65256号
[41] Giacomini，M。；塞维利亚，R。；Huerta，A.，HDGlab：MATLAB中混合非连续Galerkin方法的开源实现，Arch Comput Methods Eng，28,31941-1986（2021）
[42] Nguyen，北卡罗来纳州。；Peraire，J.，连续介质力学中偏微分方程的可杂交间断Galerkin方法，计算物理杂志，231，18，5955-5988（2012）·兹比尔1277.65082
[43] Peraire J，Nguyen NC，Cockburn B.可压缩Euler和Navier-Stokes方程的混合间断Galerkin方法。AIAA论文3632010·Zbl 1227.76036号
[44] Cockburn，B。；Gopalakrishnan，J.，《Stokes流可杂交间断Galerkin方法的推导》，SIAM J Numer Ana，47，2，1092-1125（2009）·兹比尔1279.76016
[45] 巴坦卡，S。；Spalding，D.，三维抛物线流中热量、质量和动量传递的计算程序，《国际热质传递杂志》，第15期，第10期，1787-1806页（1972年）·Zbl 0246.76080号
[46] Woopen，M。；巴兰，A。；May，G。；Schütz，J.，可压缩流动基于目标的hp自适应模拟的混合和标准DG方法的比较，计算与流体，98，3-16（2014）·Zbl 1391.76368号
[47] 费尔南德斯，P。；Nguyen，北卡罗来纳州。；Peraire，J.，《过渡湍流隐式大涡模拟的混合间断Galerkin方法》，《计算物理杂志》，336308-329（2017）·Zbl 1375.76069号
[48] 维拉·佩雷斯，J。；Giacomini，M。；塞维利亚，R。；Huerta，A.，可压缩流动的可杂交间断Galerkin公式，Arch Comput Methods Eng，28，2，753-784（2021）
[49] 蒙特劳，A。；Fernández-Méndez，S。；Huerta，A.，使用无发散近似求解Stokes方程的间断Galerkin方法，国际数值方法流体，57，9，1071-1092（2008）·Zbl 1338.76062号
[50] Peraire J，Nguyen C，Cockburn B.可压缩Euler和Navier-Stokes方程的嵌入间断Galerkin方法。AIAA论文32282011·兹比尔1391.76353
[51] Harten，A。；Hyman，J.，一维双曲守恒律的自调整网格法，《计算物理杂志》，50，2，235-269（1983）·Zbl 0565.65049号
[52] Harten，A。；Lax，P。；van Leer，B.，《关于双曲守恒律的上游差分和Godunov型格式》，SIAM Rev，25，1，35-61（1983）·Zbl 0565.65051号
[53] Einfeldt，B.，《关于气体动力学的Godunov型方法》，SIAM J Numer Ana，25，2，294-318（1988）·Zbl 0642.76088号
[54] Einfeldt，B。；蒙兹，C。；罗伊，P。；Sjögreen，B.，《关于低密度附近的Godunov型方法》，《计算物理杂志》，92，2，273-295（1991）·兹比尔0709.76102
[55] 一般几何中欧拉方程的特征值和特征向量。AIAA论文，2001年。
[56] 塞维利亚，R。；Giacomini，M。；Karkoulias，A。；Huerta，A.，线性弹性的超收敛杂交间断Galerkin方法，国际数值方法工程，116，2，91-116（2018）·Zbl 07865052号
[57] Giacomini，M。；卡库利亚斯，A。；塞维利亚，R。；Huerta，A.，《应力张量具有强强制对称性的Stokes流的超收敛HDG方法》，《科学计算杂志》，77，3，1679-1702（2018）·Zbl 1404.76162号
[58] Giacomini，M。；Sevilla，R.，《计算力学中的间断Galerkin近似：杂交、精确几何和度自适应性》，SN Appl Sci，1，9，1-15（2019）
[59] La Spina，A。；Giacomini，M。；Huerta，A.，基于Nitsche方法的CG和HDG离散化的混合耦合，计算力学，65，2，311-330（2020）·Zbl 1490.74107号
[60] Giacomini，M。；塞维利亚，R。；Huerta，A.，《不可压缩流动问题的可混合非连续Galerkin（HDG）公式教程》，（使用创新的固体和流体数值方法进行工程建模（2020年），Springer国际出版公司：Springer International Publishing Cham），163-201年·兹比尔1481.76137
[61] La Spina，A。；Kronbichler，M。；Giacomini，M。；Wall，W.A。；Huerta，A.，用于流体-结构相互作用问题的弱可压缩杂交间断Galerkin公式，计算方法应用机械工程，372，文章113392 pp.（2020）·Zbl 1506.74415号
[62] A.贾斯特。；Schütz，J.，时间相关可压缩流的时间自适应混合间断Galerkin方法，计算与流体，98，177-185（2014）·Zbl 1390.65109号
[63] Komala-Sheshachala，A。；塞维利亚，R。；Hassan，O.，瞬态无粘可压缩流模拟的耦合HDG-FV方案，计算与流体，202，第104495页，（2020）·Zbl 1519.76177号
[64] Chiocchia G.跨音速和超音速流动的精确解。AGARD技术报告AR-211，1985年·兹比尔0801.76038
[65] Schütz J，Woopen M，May G.非线性对流扩散系统的混合DG/混合格式，包括可压缩Navier-Stokes方程。AIAA论文，2012年。
[66] 塞维利亚，R。；O.哈桑。；Morgan，K.，模拟可压缩流动的高阶稳定有限元方法的性能分析，Comput Methods Appl Mech Engrg，253，15-27（2013）·Zbl 1297.76105号
[67] Kroll，N.，（ADIGMA：航空航天应用自适应高阶变分方法开发的欧洲项目
[68] Godunov，S。；Bohachevsky，I.，流体动力学方程间断解数值计算的有限差分法，Matematicčeskij Sbornik，47，3，271-306（1959）·Zbl 0171.46204号
[69] Yoshihara H，Sacher P.无粘流场方法的测试案例。AGARD咨询报告AR-211，1985年。
[70] Thibert J、Granjacques M、Ohman LH。NACA 0012翼型。AGARD咨询报告AR-138 A1，1979年。
[71] 亚诺，M。；Darmofal，D.，案例C1。3:NACA 0012翼型上的流动：亚音速无粘、跨音速无粘和亚音速层流（第一届高阶CFD方法国际研讨会（2012年））
[72] 王，Z。；Fidkowski，K。；Abgrall，R。；Bassi，F。；Caraeni，D。；A.卡里。；迪康尼克，H。；哈特曼，R。；Hillewaert，K。；Huynh，H。；北卡罗尔。；May，G。；佩尔松，P.-O。；van Leer，B。；Visbal，M.，《高阶CFD方法：现状与展望》，国际数值方法流体杂志，72，8，811-845（2013）·Zbl 1455.76007号
[73] 马里兰州布里斯托。；格洛文斯基，R。；Periaux，J。；Viviand，H.，可压缩Navier-Stokes流动的数值模拟：GAMM研讨会，（数值流体力学注释，第18卷（1987），Vieweg+Teubner Verlag）·Zbl 0625.00023号
[74] Nogueira，X。；Cueto-Felgueroso，L。；科罗米纳斯，I。；戈麦斯，H。；纳瓦里纳，F。；Casteleiro，M.，《关于非结构化网格上可压缩流的有限体积和间断Galerkin离散的准确性》，《国际数值方法工程杂志》，78，13，1553-1584（2009）·Zbl 1171.76426号
[75] Wong，J。；Darmofal博士。；Peraire，J.，《使用稳定的有限元算法求解低马赫数下的可压缩欧拉方程》，计算方法应用机械工程，190，43-44，5719-5737（2001）·兹比尔1044.76036
[76] Bassi，F。；Rebay，S.，2D Euler方程的高精度间断有限元解，计算物理杂志，138，2，251-285（1997）·Zbl 0902.76056号
[77] Krivodonova，L。；Berger，M.，《弯曲几何形状中固体壁边界条件的高精度实现》，《计算物理杂志》，211，2，492-512（2006）·Zbl 1138.76403号
[78] 塞维利亚，R。；Fernández-Méndez，S。；Huerta，A.，NURBS-欧拉方程增强有限元法，国际数值方法流体，57，9，1051-1069（2008）·Zbl 1140.76023号
[79] 施密特，V。；Charpin，F.，ONERA-M6机翼跨音速马赫数下的压力分布Tech。rep.（1979），流体动力学小组的报告。工作组04
[80] Mengaldo G、Grazia DD、Witherden F、Farrington A、Vincent P、Sherwin S、Peiro J.压缩空气动力学紧凑高阶方法中边界条件的实施指南。AIAA论文，2014年。
[81] 费什，J。；Belytschko，T.，有限元第一课程（2007年），John Wiley and Sons有限公司·Zbl 1135.74001号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。