×

兹马思-数学第一资源

低马赫数流动的勉强隐式修正算法。(英语) Zbl 1410.76314号
摘要:提出了一种新的用于模拟低马赫数流动的勉强隐式修正(BIC)算法。这个新算法是在原算法的基础上,由G、 帕特奈克等[J.Comput.Phys.71,1-20(1987年;Zbl 0613.76077)]这是一个求解过程,包括求解Navier-Stokes方程对流部分的显式预测器步骤和消除积分时间步长上声学限制的隐式校正步骤。显式预报器采用高阶单调算法,隐式校正器求解椭圆方程进行压力校正以平衡声波。本文发展和推广了多维粘性流动的BIC。我们引入了一种新的滤波器来进一步稳定算法,并阐明了包含粘性通量的求解过程。新算法在三个难度依次增加的测试题中进行了测试。首先,对二维盖驱动空腔流动进行了数值模拟,验证了BIC方法求解稳态旋转流动的能力。使用比显式极限大至少100倍的时间步长,与先前工作中的不可压缩计算相比,解得到了很好的一致性。对二维双周期剪切层流动进行了数值模拟,验证了求解强涡度梯度瞬态流动的算法。最后,以三维旋转流中的涡破裂为例,进一步验证了新算法的稳定性和性能。同时比较了二维双周期剪切层和三维涡破裂的显式和隐式BIC计算。他们证明了新的BIC算法能够使用从接近显式稳定极限到几十倍和几百倍的时间步长来预测精确和鲁棒的解。与其他算法的计算结果进行了比较,得到了很好的一致性。我们讨论了我们对这些计算和特征的观察,这些计算和特征对于稳健地模拟低速、高动态流动至关重要。

理学硕士:
76平方米 有限差分法在流体力学中的应用
6506年 偏微分方程初边值问题的有限差分方法
76牛顿 可压缩流体与气体动力学
软件:
盒库
PDF格式 BibTeX公司 XML 引用
全文: 内政部
参考文献:
[1] 格林斯坦,F.F。;马戈林,L.G。;《隐式大涡模拟:计算湍流流体动力学》(2007),剑桥大学出版社·Zbl 1135.76001号
[2] 马科马克,R.W.,《可压缩粘性流动方程组的数值解法》,AIAA J,20,9,1275-1281,(1982)·Zbl 0493.76068
[3] 哈洛,F.H。;《多相流体流动的数值计算》,计算机物理杂志,17,1,19-52,(1975)·中银0297.76079
[4] 弗莱克塞尔,文学学士。;伍德沃德,P.R。;科莱拉,P。;温克勒,K.-H.,拉格朗日流体力学的隐式-显式混合方法,计算机物理学报,63,2,283-310,(1986)·Zbl 0596.76078
[5] 是的,H。;Harten,A.,曲线坐标下双曲守恒律的隐式TVD格式,AIAA J,25,226-274,(1987)
[6] 墙,C。;皮尔斯,哥伦比亚特区。;Moin,P.,低马赫数流中声波解析的半隐式方法,计算机物理学报,181,2545-563,(2002)·Zbl 1178.76264
[7] 脱胶,P。;Tang,M.,等熵欧拉方程低马赫数极限的全速度方案,公共计算物理,10,1,1-31,(2011)·Zbl 1364.76129号
[8] 琼斯,W.W。;Boris,J.P.,《使用自洽二维流体代码研究火焰和反应射流》,物理化学杂志,81,25,2532-2534,(1977)
[9] 雷姆,R。;Baum,H.,热驱动浮力流的运动方程,国家统计局,83297-308,(1978)·Zbl 0433.76072
[10] Paolucci,S.,《从Navier-Stokes方程中过滤声音》(1982年),加利福尼亚州利弗莫尔Sandia国家实验室
[11] 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。;弗维兰,W。;Jessee,J.,非定常低马赫数燃烧的自适应投影方法,燃烧科学技术,140,1-6,123-168,(1998)
[12] 《低马赫数流动的保守高阶有限差分格式》,计算机物理杂志,158,1,71-97,(2000)·Zbl 0973.76068
[13] 桑伯,B。;莫斯代尔,A。;德里卡基斯,D。;扬斯,D。;Williams,R.J.,具有低马赫数特征的可压缩流的改进重建方法,计算机物理杂志,227,10,4873-4894,(2008)·Zbl 1388.76188
[14] 帕特奈克,G。;吉尔吉斯,R。;鲍里斯,J。;Oran,E.,通量修正输运的勉强隐式修正,计算物理学杂志,71,1,1-20,(1987)·Zbl 0613.76077
[15] 帕特奈克,G。;凯拉萨纳特,K。;奥兰,E。;Laskey,K.,细胞火焰的详细数值模拟,国际燃烧研讨会,221517-1526,(1989),爱思唯尔
[16] 卡普兰,C.R。;沙迪克斯,C.R。;Smyth,K.C.,时变CH4/空气扩散火焰中烟尘生成量的计算,燃烧火焰,106,4,392IN3399-398IN4405,(1996)
[17] Ghia,美国。;Ghia,K.N。;Shin,C.,用Navier-Stokes方程和多重网格方法求解不可压缩流,J Comput Phys,48,3,387-411,(1982)·Zbl 0511.76031
[18] 努尔加列夫,R。;丁,T.-N。;《不可压缩多流体流动数值模拟的拟压缩性方法》,国际多相流杂志,30,7,901-937,(2004)·11359ZB6
[19] 仆从,M.L。;Brown,D.L.,低分辨率二维不可压缩流动模拟的性能,II,Comput Phys杂志,138,2734-765,(1997)·Zbl 0914.76063
[20] 瑞斯,M。;陈,P。;梅堡,E。;《旋转射流和尾迹中的三维涡破裂:直接数值模拟》,流体力学杂志,486331-378,(2003)·Zbl 1080.76024
[21] 卡斯利,V。;Greenspan,D.,瞬态可压缩流体流动数值解的压力法,国际数值方法流体,4,11,1001-1012,(1984)·Zbl 0549.76050
[22] 帕特奈克,G。;拉斯基,K。;凯拉萨纳特,K。;奥兰,E。;Brun,T.,FLIC-详细的二维火焰模型,NRL备忘录报告,6555,(1989)
[23] 《任意二维几何体流动的隐式有限差分模拟》,AiAA J,16,7,679-686,(1978)·Zbl 0383.76013
[24] 詹姆逊,A。;施密特W。;Turkel,E.,用Runge-Kutta时间步进格式用有限体积法求解Euler方程,第14届流体和等离子体动力学会议,1259,(1981)
[25] 维斯巴尔先生。;Gaitonde,D.V.,复杂非定常亚音速流动的高阶精确方法,AIAA J,37,10,1231-1239,(1999)
[26] 盖顿德,D.V。;尚,J。;杨,J.L.,波传播现象的高阶数值格式的实用性,国际数值方法学,45,12,1849-1869,(1999)·Zbl 0959.65103
[27] 博吉,C。;Bailly,C.,流动和噪声计算的低色散和低耗散显式格式族,计算机物理杂志,194,1194-214,(2004)·Zbl 1042.76044号
[28] Falissard,F.,天气预报、计算流体力学和空气声学的真正多维显式和隐式广义Shapiro滤波器,计算机物理杂志,253344-367,(2013)·Zbl 1349.86033号
[29] 卡普兰,C.R。;《低速气体微流的非线性滤波》,AIAA J,40,1,82-90,(2002)
[30] Boxlib用户指南网站。
[31] 鲍里斯,J.P。;兰斯伯格,A.M。;奥兰,东南方。;Gardner,J.H.,LCPFCT—求解广义连续性方程的通量修正传输算法,技术报告,(1993),华盛顿特区海军研究实验室
[32] Zalesak,S.T.,全多维流体通量修正输运算法,计算物理学杂志,31,3,335-362,(1979)·Zbl 0416.76002
[33] DeVore,C.R.,多维通量修正传输的改进限制器,技术报告,(1998),华盛顿特区海军研究实验室
[34] AbdelMigid,T.A。;萨克尔,K.M。;Kotb,文学硕士。;Abelfarag,A.A.,《重温盖子驱动腔流问题:使用GPU加速代码评审和新的稳态基准结果》,Alexandria Eng J,56,1,123-135,(2017年)
[35] 贝尔,J.B。;科莱拉,P。;葛兰兹,H.M.,不可压缩Navier-Stokes方程的二阶投影法,计算机物理学报,85,2,257-283,(1989)·Zbl 0681.76030
[36] Sarpkaya,T.,《静止和移动涡旋破裂》,流体力学杂志,45,3545-559,(1971)
[37] 《涡破裂的结构》,流体力学年鉴,第10期,第221-246页,(1978)
[38] 格拉博夫斯基,W.J。;伯杰,S.,涡破裂的Navier-Stokes方程解,流体力学杂志,75,3525-544,(1976)·Zbl 0336.76007号
[39] 卡普兰,C.R。;奥兰,E。;Aggarwal,U.,减少高超声速电离流DSMC解决方案中的统计散射,第46届AIAA热物理会议,3843,(2016)
[40] 图书,D.L。;李,C。;帕特奈克,G。;Grinstein,F.F.,通量修正输运算法中剩余数值扩散的量化,科学计算杂志,6,3,323-343,(1991)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项被试探性地匹配到zbMATH标识符,并且可能包含数据转换错误。它试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求匹配的完整性或精确性。