迈赫迪·普莫斯塔法;帕维兹·加迪米 非定常2D和3D Navier-Stokes解算器，应用多重网格方案在各种应用中对任意非结构化网格上的泊松分数步长施加压力，重点是船舶运动。 （英语） Zbl 1459.76089号 数学。问题。工程师。 2020年，文章ID 3248958，28 p.（2020）. 摘要：提出了一种三维非定常计算机解算器，用于在任意非结构域上结合分数体积法（VOF）计算不可压缩Navier-Stokes方程。这是为了模拟各种应用中的流体流动，尤其是在船舶周围。Navier-Stokes解算器基于分数步长法，结合有限体积格式和并置网格，通过并置网格在控制体积中心定义速度分量和压力场。然而，通量定义在相应单元面上的中点。另一方面，CICSAM（任意网格的压缩界面捕获方案）方案被应用于捕获自由表面。在本文提出的分步法中，压力泊松方程在采用连续超松弛（SOR）等简单迭代方法时收敛速度较慢，特别是在模拟带有附件的船舶等复杂几何体时。因此，为了加快收敛速度，在任意移动网格上应用凝聚多重网格法求解具有两个已知循环V和W的压力泊松方程。为了保持精度，网格粗化过程中几何细节不应改变。因此，假设边界面在所有网格级别上都是固定的。此假设要求粗化过程中使用非标准单元。为了研究应用算法的性能，在二维和三维中研究了包括单相流和两相流在内的各种流。结果表明，多重网格方法可以加快分数步二重收敛速度。在大多数情况下（并非全部），W循环显示出更好的性能。还得出结论，循环的效率取决于网格的数量和问题的复杂性，这主要是由于网格之间的数据传输。因此，在考虑网格尺寸和流动特性的同时，应谨慎选择循环类型。 MSC公司： 76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用 76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程 65M55型 多重网格方法；涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{M.Pourmostafa}和\textit{P.Ghadimi}，数学。问题。Eng.2020，文章ID 3248958，28 p.（2020；Zbl 1459.76089） 全文： 内政部 参考文献： [1] 臧，Y。；Street，R.L.，《计算几何复杂区域中非定常不可压缩流动的复合多重网格法》，《流体数值方法国际期刊》，20，5，341-361（1995）·Zbl 0836.76078号 ·doi:10.1002/fld.165020502 [2] Meza，J.C。；Tuminaro，R.S.，半导体方程的多重网格预处理器，SIAM科学计算杂志，17，1，118-132（1996）·Zbl 0845.35122号 ·doi:10.1137/0917010 [3] Lin，P.T.，非结构网格上可压缩和不可压缩流动的隐式时间相关计算（1994），美国新泽西州普林斯顿：普林斯顿大学机械和航空航天工程系，美国新日本州普林斯顿，理学硕士论文 [4] 刘，C。；郑，X。；Sung，C.H.，非定常不可压缩流动的预处理多重网格方法，计算物理杂志，139，1，35-57（1998）·Zbl 0908.76064号 ·doi:10.1006/jcph.1997.5859 [5] 金兹堡，I。；Wittum，G.，用VOF、交错有限体积和样条插值模拟的界面精细网格上的两相流，计算物理杂志，166，2，302-335（2001）·Zbl 1030.76035号 ·doi:10.1006/jcph.2000.6655 [6] Tang，H.S。；凯西·琼斯，S。；Sotiropoulos，F.，《三维非定常不可压缩流动的超网格方法》，计算物理杂志，191，2，567-600（2003）·Zbl 1134.76435号 ·doi:10.1016/s0021-9991（03）00331-0 [7] Tai，C.H.等人。；Zhao，Y.，使用非结构化多重网格方法进行非定常不可压缩粘性流并行计算，计算物理杂志，192，1，277-311（2003）·Zbl 1047.76540号 ·doi:10.1016/j.jcp.2003.07.005 [8] Tai，C.H。；赵毅，高效计算非定常不可压缩粘性流的有限体积非结构化多重网格方法，流体数值方法国际期刊，46，1，59-84（2004）·Zbl 1060.76594号 ·doi:10.1002/fld.742网址 [9] 兰布罗普洛斯，N.K。；Koubogiannis，D.G。；Giannakoglou，K.C.，使用凝聚多重网格和并行处理的非结构化网格的Navier-Stokes方程求解器的加速度，应用力学和工程中的计算机方法，193，9-11781-803（2004）·Zbl 1106.76405号 ·doi:10.1016/j.cma.2003.10.2005 [10] 李，J。；Yu，B。；Zhao，Y。；Wang，Y。；Li，W.，《多重网格法剩余限制算子构造的通量守恒原理》，《国际传热传质通讯》，54，60-66（2014）·doi:10.1016/j.icheatmassstransfer.2014.03.013 [11] 吕，X。；Zhao，Y。；黄X.Y。；夏，G.H。；Wang，Z.J.，一种有效的并行/非结构化多重网格预处理隐式方法，用于模拟三维运动物体的非定常可压缩流动，计算物理杂志，215，2，661-690（2006）·Zbl 1092.76041号 ·doi:10.1016/j.jcp.2005.11.012 [12] 谢赫，N.B。；Beya，B.B。；Lili，T.，求解Navier-Stokes/Boussinesq方程的多重网格方法，工程中数值方法的通信，24，8，671-681（2007）·Zbl 1159.76355号 ·doi:10.1002/cnm.980 [13] Griffith，B.E.，《使用投影方法作为预条件的不可压缩Navier-Stokes方程的一种精确而有效的方法》，计算物理杂志，228，20，7565-7595（2009）·Zbl 1391.76474号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.07.001 [14] 桑托什，K.D。；Anoop，D.K。；Anupam，D.，多重网格加速三维瞬态流代码及其在新测试问题中的应用，22838-846（2010） [15] 宗哲，L。；郑华，W。；魏，C。；Lu，Y.，三维混合网格上Navier-Stokes方程的强耦合凝聚多重网格，Procedia Engineering，153916-3920（2011）·doi:10.1016/j.proeng.2011.08.733 [16] 圣马力诺。；Staples，A.E.，《加速不可压缩流计算的粗网格投影方法》，《计算物理杂志》，233480-508（2013）·doi:10.1016/j.jcp.2012.09.05 [17] Langer，S.，采用隐式Runge-Kutta平滑器的聚合多重网格方法应用于非结构化网格上的空气动力学模拟，计算物理杂志，277，15，72-100（2014）·Zbl 1349.76353号 [18] Cheng，W。；Samtaney，R.，《不可压缩湍流边界层流动大涡模拟的高分辨率代码》，《计算机与流体》，92，82-92（2014）·兹比尔1391.76176 ·doi:10.1016/j.compfluid.2013.12.001 [19] Stiller，J.，《高阶间断Galerkin方法的稳健多重网格：适用于高纵横比笛卡尔网格的快速泊松解算器》，计算物理杂志，327317-336（2016）·Zbl 1422.65412号 ·doi:10.1016/j.jcp.2016.09.041 [20] Lygidakis，G.N。；萨拉基诺，S.S。；Nikolos，I.K.，用于可压缩和不可压缩流动模拟的不同凝聚多重网格方案的比较，工程软件进展，101，77-97（2016）·doi:10.1016/j.advengsoft.2015.12.004 [21] Matthioudajis，E.N。；Mandikas，V.G。；Kozyrakis，G.V。；北卡罗来纳州坎帕尼斯。；Ekaterinaris，J.A.，高阶不可压缩流动数值解的多重网格单元中心技术，航空航天科学与技术，64，85-101（2017） [22] 阿比德，S。；Zeghmati，B.，泊松方程的多重网格缺陷修正和四阶紧致格式，计算机与数学及其应用，73，7，1433-1444（2017）·Zbl 1372.65321号 ·doi:10.1016/j.camwa.2017.01.016 [23] 刘，Y。；张伟。；Kou，J.，《模式多重网格——一种新的收敛加速方法》，航天科技，92605-619（2019）·doi:10.1016/j.ast.2019.06.001 [24] 哈，S.T。；Yoon，H.Y。；Choi，H.，基于距离权重和面积（体积）交集方法的多重网格方法插值算子的性能比较，第一部分：有限体积离散化，机械科学与技术杂志，33，5（2019）·doi:10.1007/s12206-019-0424-9 [25] Kim，D。；Choi，H.，混合非结构网格上非定常不可压缩流动的二阶时间精度有限体积法，计算物理杂志，162,2,411-428（2000）·Zbl 0985.76060号 ·doi:10.1006/jcph.2000.6546 [26] 帕纳希，R。；Jahanbakhsh，E。；Seif，M.S.，浮体运动模拟VOF分步求解器的开发，应用海洋研究，28，3，171-181（2006）·doi:10.1016/j.apor.2006.08.004 [27] O.乌宾克。；Issa，R.I.，捕捉任意网格上尖锐流体界面的方法，计算物理杂志，153，1，26-50（1999）·Zbl 0955.76058号 ·doi:10.1006/jcph.1999.6276 [28] 帕纳希，R。；Jahanbakhsh，E。；Seif，M.S.，《朝向三维非线性高速船舶运动的模拟》，海洋工程，36，3-4，256-265（2009）·doi:10.1016/j.oceaneng.2008.11.005 [29] Smith，W.A.，非结构网格上跨声速流动的多网格解，美国机械工程师协会年会论文集——计算流体动力学的最新进展和应用 [30] 拉勒曼德，M.-H。；史蒂夫·H。；Dervieux，A.，《基于体积聚集的非结构化多重网格：现状》，《计算机与流体》，21，3，397-433（1992）·Zbl 0753.76136号 ·doi:10.1016/0045-7930（92）90047-y [31] Jasak，H.，应用于流体流动的有限体积法的误差分析和估计（1996），英国伦敦：伦敦大学，英国伦敦，博士论文 [32] Leonard，B.P.，应用于非定常一维平流的终极保守差分格式，应用力学与工程中的计算机方法，88，1，17-74（1991）·Zbl 0746.76067号 ·doi:10.1016/0045-7825（91）90232-u [33] 垫圈，H。；Lau，A.K.C.，曲率补偿对流输送：SMART，一种新的有界性保护输送算法，国际数值方法流体杂志，8617-641（1998）·Zbl 0668.76118号 [34] 冈本，N。；Nakahashi，K。；Obayashi，S.，非结构化网格上凝聚多重网格法的粗生成算法，第36届美国航空航天局航空科学会议论文集和展览·doi:10.2514 [35] 布里格斯，W。；亨森，V。；McCormick，S.，《多重电网教程》（2000年），美国宾夕法尼亚州费城：SIAM，费城，宾夕法尼亚州，美国·Zbl 0958.65128号 [36] 美国特罗滕贝格。；Oosterlee，C.W。；Schuller，A.，Multigrid（2001），美国马萨诸塞州坎布里奇：学术出版社，马萨诸塞年坎布里奇，美国·Zbl 0976.65106号 [37] Ferziger，J。；Peric，M.，《流体动力学计算方法》（1996），德国柏林：施普林格-弗拉格出版社，德国柏林·Zbl 0869.76003号 [38] Jagannathan，A。；Ranjith，M。；Manhar，D.，三角腔流的光谱法，《计算机与流体》，95，40-48（2014）·Zbl 1391.76513号 [39] Gartling，D.K.，流出边界条件的测试问题——后向台阶上的流动，流体数值方法国际期刊，11，7，953-967（1990）·doi:10.1002/fld.1650110704 [40] Erturk，E.，后向台阶上二维稳定不可压缩流的数值解，第一部分：高雷诺数解，计算机与流体，37，6，633-655（2008）·Zbl 1237.76102号 ·doi:10.1016/j.compfluid.2007.09.003 [41] 江，B.-n。；Lin，T.L。；Povinelli，L.A.，用最小二乘有限元法进行不可压缩粘性流的大尺度计算，应用力学和工程中的计算机方法，114，3-4，213-231（1994）·doi:10.1016/0045-7825（94）90172-4 [42] Ku，H.C。；Hirsh，R.S。；Taylor，T.D.，解三维不可压缩Navier-Stokes方程的伪谱方法，计算物理杂志，70，2，439-462（1987）·Zbl 0658.76027号 ·doi:10.1016/0021-9991（87）90190-2 [43] Ben Beya，B。；Lili，T.，《双侧非面盖驱动立方体空腔中的三维不可压缩流动》，Comptes Rendus Mécanique，336，11-12，863-872（2008）·兹比尔1154.76362 ·doi:10.1016/j.crme.2008.10.004 [44] Kleefsman，K.M.T。；费肯，G。；维尔德曼，A.E.P。；伊瓦诺夫斯基，B。；Buchner，B.，《基于流体体积的波浪冲击问题模拟方法》，《计算物理杂志》，206，1，363-393（2005）·Zbl 1087.76539号 ·doi:10.1016/j.jcp.2004.12.007 [45] 2011年，意大利维也纳模型盆地2512/01号试验报告，2512号模型 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。