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映射域上多组分气体流动的高阶自适应算法。 (英语) Zbl 1410.76256

摘要:本文提出并验证了一种四阶精确有限体积法,可用于求解强非线性、时变、可压缩、热完美和多组分气体流动,并在空间和时间上进行了自适应细化。该算法引入了一种新的数值通量计算方法,以处理气体混合物的非线性、空间和时间变化的热力学和输运性质。利用Couette流、组分质量扩散气泡和涡旋对流扩散问题验证了四阶数值误差的收敛性和求解精度。用一维激波管和二维激波箱问题验证了热完美的多物种功能。得到了强激波在沿斜坡的多组分气体流中传播的马赫反射问题的结果,并与同一斜坡上单一组分、完全热态气体流中的激波传播解进行了比较。然后将验证后的算法应用于模拟一个相对复杂的流动结构,以研究双空气射流与主进气道的二次流混合情况。未来的研究将集中在三维结构上。

理学硕士:

76M12 有限体积法在流体力学中的应用
6508年 偏微分方程初边值问题的有限体积法
76N15 气体动力学(一般理论)

软件:

闪光灯;琼博
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Pope,S.B.,《湍流燃烧的计算:进展与挑战》,燃烧研究所,591-612,(1990)
[2] 波因索,T。;坎德尔,S。;Trouve,A.,直接数值模拟在预混湍流燃烧中的应用,Prog Energy Combum Sci,21531-576,(1995)
[3] 彭伯,R.B。;豪厄尔,路易斯安那州。;贝尔,J.B。;科莱拉,P。;纽约州克鲁奇菲尔德。;Fiveland,W.A.,非定常低马赫数燃烧的自适应投影方法,燃烧科学技术,140123-168,(1998)
[4] 维维施,L。;Poinsot,T.,非预混湍流火焰的直接数值模拟,流体力学年鉴,30655-691,(1998)·Zbl 1398.76077号
[5] 天,M。;《复杂化学层流反应流动的数值模拟》,燃烧理论模型,4535-556,(2000)·Zbl 0970.76065
[6] 亨肖,华盛顿州。;施文德曼,D.W.,重叠网格上高速无功流的自适应数值格式,计算机物理学报,191420-447,(2003)·Zbl 1134.76427
[7] 威斯布鲁克郡。;沟口,Y。;彭索特,T.J。;史密斯,P.J。;Warantz,J.,《计算燃烧》,Proc combustion Inst,30,1,125-157,(2005)
[8] 亨肖,华盛顿州。;施文德曼,D.W.,高速无功和无功流的自适应网格优化移动重叠网格,计算机物理杂志,216744-779,(2006)·Zbl 1220.76052
[9] Pitsch,H.,湍流燃烧的大涡模拟,流体力学年鉴,38453-482,(2006)·Zbl 1097.76042
[10] Gao,X.,湍流非预混燃烧流动的平行解自适应方法(2008),多伦多大学博士论文
[11] 陈杰。;乔达里,A。;德苏宾斯基,B。;德弗里斯,M。;霍克斯,E。;Klasky,S.,使用S3D对湍流燃烧的直接数值模拟,计算机科学光盘,2,1,(2009)
[12] 杜比,A。;安提帕斯,K。;甘纳帕特,M。;雷德,L。;莱利,K。;Sheeler,D.,flash的可扩展组件架构,大规模并行,多物理模拟代码,并行计算,35512-522,(2009)
[13] 高,X。;Groth,C.P.T.,三维湍流非预混燃烧流动的并行解自适应方法,计算机物理杂志,2293250-3275,(2010)·Zbl 1307.76055
[14] W.旺加德。;丹迪,D。;Miller,B.,多组分物种扩散方程积分的数值稳定方法,计算机物理学报,174460-472,(2001)·Zbl 1009.76068
[15] 奥兰,E。;Boris,J.,反应流数值模拟,(2005),剑桥大学出版社:剑桥
[16] Mazumder,S.,多组分扩散方程稳定性和收敛性的临界评估,计算物理杂志,212,2,383-392,(2006)·Zbl 1162.76394号
[17] 库马尔,A。;Mazumder,S.,《使用非结构有限体积法求解物种保护方程组的耦合解》,Int J Numer Methods Fluids,64,4,409-442,(2010)·兹布1277.76053
[18] 流体力学自适应网格细化仿真。2017.网址https://fpal.stanford.edu/hamers。
[19] 具有不同尺度的物理复杂流动的并行隐式自适应网格优化方案。2017http://arrow.utias.utoronto.ca/groth/Research.html。
[20] 高,X。;欧文,法学博士。;Guzik,S.M.,燃烧的高阶有限体积法,AIAA 2016-1808,(2016),第54届AIAA航空航天科学会议
[21] 安德森,J.D.,现代可压缩流与历史观点,(1990),纽约麦格劳希尔出版社
[22] 戈登,A.S。;李,S.C。;利比,P.A。;Williams,F.A.,初始速度分布对甲烷-空气非混合火焰高度的影响,燃烧科学技术,100395-399,(1994)
[23] 麦克布赖德,B.J。;Gordon,S.,计算复杂化学平衡成分和应用的计算机程序II。用户手册和程序说明,参考出版物1311,(1996),NASA
[24] Chase,M.W.,NIST-JANAF热化学表,J.Phys。化学。参考资料,9,(1998),美国物理学会
[25] 马图尔S。;唐顿,P.K。;《稀有气体的二元、三元和四元混合物的热导率》,分子物理学,12,6,569-579,(1967)
[26] Lambert,J.,常微分系统的数值方法,(1991),John Wiley&Sons纽约·Zbl 0745.65049
[27] 古兹克,S.M。;高,X。;欧文,法学博士。;McCorquodale,P。;Colella,P.,映射坐标系下具有自适应网格细化的四阶自由流有限体积法,Comput Fluids,123202-217,(2015)·Zbl 1390.65091
[28] 高,X。;欧文,法学博士。;Guzik,S.M.J.,可压缩Navier-Stokes方程的广义曲线坐标变换并行自适应数值方法,国际数值方法学,82664-688,(2016)
[29] 古兹克,S.M。;McCorquodale,P。;Colella,P.,具有自适应网格细化的映射网格的保持自由流的高阶有限体积法,第50届AIAA航空航天科学会议。AIAA 2012-0574,(2012),AIAA
[30] 欧文,法学博士。;古兹克,S.M。;Gao,X.,地图网格上的四阶粘性操作员,第54届AIAA航空航天科学会议,AIAA 2016-0604,(2016),AIAA科学技术论坛
[31] 亚当斯,M。;科莱拉,P。;格雷夫斯,D.T。;约翰逊,J.N。;约翰森,H.S。;Keen,N.D.,用于AMR应用的Chombo软件包-设计文件,技术报告LBNL-6616E,(2014),劳伦斯伯克利国家实验室
[32] 古兹克,S.M。;高,X。;Olschanowsky,C.,结构网格上求解可压缩粘性流偏微分方程的高性能有限体积算法,计算数学应用,722098-2118,(2016)·Zbl 1368.76040
[33] 伯杰,M.J。;Colella,P.,冲击流体力学的局部自适应网格细化,计算机物理杂志,82,1,64-84,(1989)·Zbl 0665.76070
[34] 科莱拉,P。;多尔,M.R。;希廷格,J.A.F。;Martin,D.F.,映射坐标系中的高阶有限体积法,计算机物理杂志,2302952-2976,(2011)·Zbl 1218.65119
[35] 高,X。;Groth,C.P.T.,三维湍流非预混燃烧的并行自适应网格细化方案,第46届AIAA航空航天科学会议,AIAA 2008-1017,(2008)
[36] 是的,H.C。;桑德汉姆,新罕布什尔州。;《使用基于特征滤波器的低耗散高阶冲击捕捉方法》,J Comput Phys,150,1199-238,(1999)·Zbl 0936.76060
[37] 本多尔,G。;玻璃,I.I.,非平稳斜激波反射的区域和边界。2.单原子气体,流体力学杂志,94735-756,(1980)
[38] 特里纳,J。;安,Q。;莫尔,J。;斯坦伯格,A。;亚林,A.P。;Marchese,A.J.,高速OH*化学发光、OH-PLIF和丙酮PLIF逆非预混合横流火焰成像,燃烧研究所2016年春季会议西部州分会论文集,(2016年),WSSCI
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