×

一个高效的半隐式求解器,用于所有速度下可压缩流动的直接数值模拟。 (英语) Zbl 1388.76211号

小结:我们开发了一种半隐式算法,用于可压缩无激波流动的时间精确模拟,特别是壁面流动。该方法基于对流通量的部分线性化,以抑制或至少缓解声学时间步长限制。该方法将总能量方程替换为熵输运方程,避免了经典方法中涉及的块带矩阵反演,而用要求低得多的标准带矩阵反演来代替。该方法通过近似因子分解扩展到处理粘性项的隐式积分和多维空间,并用作半隐式Runge-Kutta格式的构建块,该格式保证了时间上的三阶精度[尼基丁猪笼草,《国际期刊数字》。方法流体51,No.2,221–233(2006;Zbl 1092.76046号)]. 对各向同性湍流、平面通道流动和方形管道中的流动进行了数值实验。所有可用数据支持比现有方法更高的计算效率,节省的计算机资源从低亚音速流动条件下的85%(低至(M_0\sim 0.1))到超声速流动条件下约50%。

MSC公司:

76M20码 有限差分法在流体力学问题中的应用
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76牛顿 可压缩流体和气体动力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Nikitin,N.:不可压缩Navier-Stokes方程的三阶精度半隐式Runge-Kutta格式。国际期刊数字。《液体方法》51,221-233(2006)·Zbl 1092.76046号 ·doi:10.1002/fld.1122
[2] Lee,M.,Moser,R.:直接模拟高达\[Re_{tau}=5200\]τ=5200的湍流道流动层。J.流体力学。774, 395-415 (2015) ·doi:10.1017/jfm.2015.268
[3] Lele,S.:湍流的压缩效应。每年。流体力学版次。26, 211-254 (1994) ·Zbl 0802.76032号 ·doi:10.1146/annurev.fl.26.010194.001235
[4] Poinsot,T.、Trouve,A.、Veynante,D.、Candel,S.、Esposito,E.:涡驱动声耦合燃烧不稳定性。J.流体力学。177, 265-292 (1987) ·doi:10.1017/S0022112087000958
[5] Colonius,T.,Lele,S.K.:计算空气声学:声音产生非线性问题的进展。掠夺。Aerosp.航空公司。科学。40, 345-416 (2004) ·doi:10.1016/j.paeroci.2004.09.001
[6] Modesti,D.、Pirozzoli,S.:可压缩湍流通道流中的雷诺数和马赫数效应。《国际热流杂志》59,33-49(2016)·doi:10.1016/j.ijheatfluidflow.2016.01.007
[7] Beam,R.,Warming,R.:守恒定律形式双曲型方程组的隐式有限差分算法。J.计算。物理学。22, 87-110 (1976) ·Zbl 0336.76021号 ·doi:10.1016/0021-9991(76)90110-8
[8] Beam,R.,Warming,R.:可压缩Navier-Stokes方程的隐式分解格式。AIAA J.16,393-402(1978)·Zbl 0374.76025号 ·数字对象标识代码:10.2514/3.60901
[9] Douglas,J.:关于用隐式方法对\[frac{\partial^2u}{\parial x^2}+\frac{\ partial*2u}}{\perial y^2}=\frac}\partial u}{\ parial t}\]的数值积分。J.Soc.Ind.申请。数学。3, 42-65 (1955) ·Zbl 0067.35802号 ·数字对象标识代码:10.1137/0103004
[10] Isaacson,E.,Keller,H.:数值方法分析。Courier Corporation,Mineola(1994年)·Zbl 0168.13101号
[11] Batista,M.:循环块三对角求解器。高级工程师软件。37, 69-74 (2006) ·doi:10.1016/j.advengsoft.2005.04.004
[12] Pulliam,T.,Chaussee,D.:隐式近似因子分解算法的对角线形式。J.计算。物理学。39347-363(1981年)·Zbl 0472.76068号 ·doi:10.1016/0021-9991(81)90156-X
[13] Hirsch,C.:内外流数值计算:计算流体动力学基础。巴特沃斯·海尼曼(Butterworth-Heinemann),牛津(2007)
[14] Pulliam,T.:计算流体动力学中的求解方法。收录:von Karman流体力学研究所系列讲座,涡轮机械粘性流计算的数值技术(1986年)·Zbl 0619.76095号
[15] Buning,P.,Jespersen,D.,Thomas,H.,Chan,W.,Slotnick,J.,Krist,S.,Renze,K.:OVERFLOW用户手册1.8f版,未出版的NASA报告(1998)·Zbl 1408.76321号
[16] Cinnella,C.C.P.:可压缩流的直接和大涡模拟的高阶隐式剩余平滑时间方案。J.计算。物理学。326, 1-29 (2016) ·Zbl 1373.76058号 ·doi:10.1016/j.jcp.2016.08.023
[17] Martín,M.,Candler,G.:直接数值模拟壁面可压缩湍流的并行隐式方法。J.计算。物理学。215153-171(2006年)·Zbl 1088.76021号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.10.017
[18] Turkel,E.:流体动力学预处理方法综述。申请。数字。数学。12, 257-284 (1993) ·Zbl 0770.76048号 ·doi:10.1016/0168-9274(93)90122-8
[19] Turkel,E.:计算流体动力学中的预处理技术。每年。流体力学版次。31, 385-416 (1999) ·doi:10.146/annrev.fluid.31.1385(doi:10.146/annrev.fluid.31.1385)
[20] Venkateswaran,S.,Merkle,C.:非稳态计算的双时间步进和预处理。AIAA论文1995-0078(1995)
[21] Pandya,S.、Venkateswaran,S.和Pulliam,T.:溢出中预处理双重时间过程的实现。AIAA论文2003-0072(2003)
[22] Palma,P.D.,Tullio,M.D.,Pascazio,G.,Napolitano,M.:可压缩粘性流的浸没边界法。计算。流体35、693-702(2006)·Zbl 1177.76306号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2006.01.004
[23] Jin,S.:一些多尺度动力学方程的有效渐近预存(ap)格式。SIAM J.科学。公司。21(2), 441-454 (1999) ·Zbl 0947.8208号 ·doi:10.1137/S1064827598334599
[24] Degond,P.,Tang,M.:等熵欧拉方程低马赫数极限的全速度方案。Commun公司。计算。物理学。10(1), 1-31 (2011) ·兹比尔1364.76129 ·doi:10.4208/cicp.210709.210610a
[25] Haack,J.,Jin,S.,Liu,J.:等熵Euler和Navier-Stokes方程的全速渐近预存方法。Commun公司。计算。物理学。12(04), 955-980 (2012) ·Zbl 1373.76284号 ·doi:10.4208/cicp.250910.131011a
[26] Casulli,V.,Greenspan,D.:瞬态可压缩流体流动数值解的压力法。国际期刊数字。方法流体4,1001-1012(1984)·Zbl 0549.76050号 ·doi:10.1002/fld.165041102
[27] Pierce,C.:湍流燃烧大涡模拟的变步长方法。Citeser博士论文(2001年)·Zbl 1088.76021号
[28] Wall,C.,Pierce,C.,Moin,P.:低马赫数流动中声波分辨率的半隐式方法。J.计算。物理学。181, 545-563 (2002) ·Zbl 1178.76264号 ·文件编号:10.1006/jcph.2002.7141
[29] Kim,J.,Moin,P.:分数步法在不可压缩Navier-Stokes方程中的应用。J.计算。物理学。59, 308-323 (1985) ·Zbl 0582.76038号 ·doi:10.1016/0021-9991(85)90148-2
[30] Moureau,V.,Bérat,C.,Pitsch,H.:用于大规模模拟的高效半隐式可压缩解算器。J.计算。物理学。226, 1256-1270 (2007) ·Zbl 1173.76321号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.05.035
[31] Spalart,P.,Moser,R.,Rogers,M.:具有一个无限方向和两个周期方向的Navier-Stokes方程的谱方法。J.计算。物理学。96297-324(1991年)·Zbl 0726.76074号 ·doi:10.1016/0021-9991(91)90238-G
[32] Sesterhenn,J.:高阶迎风格式的Navier-Stokes方程的特征型公式。计算。流体30,37-67(2000)·Zbl 0991.76056号 ·doi:10.1016/S0045-7930(00)00002-5
[33] Honein,A.、Moin,P.:可压缩湍流模拟的更高熵守恒和数值稳定性。J.计算。物理学。201, 531-545 (2004) ·Zbl 1061.76044号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.06.006
[34] Salas,M.,Iollo,A.:熵跨越无粘冲击波。西奥。计算。流体动力学。8, 365-375 (1996) ·Zbl 0880.76035号 ·doi:10.1007/BF00456376
[35] Kovásznay,L.:超音速流动中的湍流。J.航天员。科学。20, 657-674 (1953) ·Zbl 0051.42201号 ·数字对象标识代码:10.2514/8.2793
[36] Steger,J.:无粘流体守恒定律方程隐式有限差分解的系数矩阵。计算。方法应用。机械。工程13,175-188(1978)·Zbl 0382.76061号 ·doi:10.1016/0045-7825(78)90056-7
[37] Barth,T.,Steger,J.:使用矩阵约简技术的气体动力学方程的快速高效隐式格式。AIAA论文1985-0085(1985)·Zbl 0616.76071号
[38] Orlandi,P.:流体流动现象:数值工具包。多德雷赫特·克鲁沃(2000)·Zbl 0985.76001号 ·doi:10.1007/978-94-011-4281-6
[39] Vichnevetsky,R.,Bowles,J.B.:双曲方程数值逼近的傅里叶分析。费城SIAM(1982年)·Zbl 0495.65041号 ·doi:10.1137/1.9781611970876
[40] Pirozzoli,S.:分裂对流导数算子的广义保守近似。J.计算。物理学。229, 7180-7190 (2010) ·Zbl 1426.76485号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.06.006
[41] Kennedy,C.,Gruber,A.:可压缩流体的Navier-Stokes方程中对流项的简化混叠公式。J.计算。物理学。2271676-1700(2008年)·Zbl 1290.76135号 ·doi:10.1016/j.jcp.2007.09.020
[42] Pirozzoli,S.:高速流动的数值方法。每年。流体力学版次。43, 163-194 (2011) ·Zbl 1299.76103号 ·doi:10.1146/annurev-fluid-122109-160718
[43] Lele,S.K.:具有光谱分辨率的紧凑有限差分格式。J.计算。物理学。103, 16 (1992) ·Zbl 0759.65006号 ·doi:10.1016/0021-9991(92)90324-R
[44] Verzicco,R.,Orlandi,P.:柱坐标下三维不可压缩流动的有限差分格式。J.计算。物理学。123(2), 402-414 (1996) ·Zbl 0849.76055号 ·doi:10.1006/jcph.1996.0033
[45] Bernardini,M.、Pirozzoli,S.、Orlandi,P.:高达\[Re_{\tau}=4000\]τ=4000的湍流通道流中的速度统计。J.流体力学。742, 171-191 (2014) ·doi:10.1017/jfm.2013.674
[46] Moin,P.,Verzicco,R.:关于湍流模拟中二阶精确离散的适用性。欧洲力学杂志。B/Fluids 55,242-245(2016)·Zbl 1408.76321号 ·doi:10.1016/j.euromechflu.2015.10.006
[47] Shoeybi,M.,Svärd,M.、Ham,F.、Moin,P.:非结构化网格上可压缩流的DNS和LES的自适应隐式显式格式。J.计算。物理学。229(17), 5944-5965 (2010) ·Zbl 1425.76108号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.04.027
[48] Blaisdell,G.,Mansour,N.,Reynolds,W.:可压缩均匀湍流的数值模拟。斯坦福大学机械工程系热科学部TF-50报告(1991年)·Zbl 1290.76135号
[49] Kim,J.,Moin,P.,Moser,R.:低雷诺数下充分发展的通道流中的湍流统计。J.流体力学。177, 133-166 (1987) ·Zbl 0616.76071号 ·doi:10.1017/S0022112087000892
[50] Coleman,G.,Kim,J.,Moser,R.:湍流超声速等温壁通道流动的数值研究。J.流体力学。305, 159-183 (1995) ·Zbl 0960.76517号 ·doi:10.1017/S0022112095004587
[51] Lechner,R.、Sesterhenn,J.、Friedrich,R.:湍流超声速通道流。J.Turbul公司。2, 1-25 (2001) ·兹比尔1001.76510 ·doi:10.1088/1468-5248/2/1/001
[52] Gavrilakis,S.:通过方形直管的低雷诺数湍流的数值模拟。J.流体力学。244, 101-129 (1992) ·doi:10.1017/S0022112092002982
[53] Huser,A.,Biringen,S.:方形管道中湍流的直接数值模拟。J.流体力学。257, 65-95 (1993) ·Zbl 0800.76189号 ·doi:10.1017/S002211209300299X
[54] Pinelli,A.、Uhlmann,M.、Sekimoto,A.、Kawahara,G.:方形管道湍流中平均流动结构的雷诺数依赖性。J.流体力学。644, 107-122 (2010) ·Zbl 1189.76265号 ·doi:10.1017/S0022112009992242
[55] Spalart,P.:湍流建模和模拟策略。《国际热流杂志》21,252-263(2000)·doi:10.1016/S0142-727X(00)00007-2
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且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。