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可压缩流动模拟的多重网格-扰动域推进方法

航空学报 2023年第11期44卷 103-117页

作者：胡姝瑶蒋崇文李椿萱北京航空航天大学航空科学与工程学院国家计算流体力学实验室北京100191

针对可压缩流动数值模拟的加速需求,在作者前期提出的扰动域推进计算框架下,融入多重网格加速技术,提出了多重网格-扰动域推进方法。建立了粗、细网格上动态计算域的更新逻辑与高效算法,并针对多重网格方法的特点,对粗网格初始化、增大... 详细信息

针对可压缩流动数值模拟的加速需求,在作者前期提出的扰动域推进计算框架下,融入多重网格加速技术,提出了多重网格-扰动域推进方法。建立了粗、细网格上动态计算域的更新逻辑与高效算法,并针对多重网格方法的特点,对粗网格初始化、增大对流动态域等步骤进行了改进。设计了新型粗网格生成策略,可消除结构网格粗网格生成对单元数目的限制。典型算例验证表明,多重网格-扰动域推进方法可同时降低粗、细网格上的计算量并减少总迭代步数;通过在粗、细网格上同时采用随数值扰动传播而增大、随求解收敛而缩小的动态计算域,多重网格-扰动域推进方法可在传统多重网格方法加速的基础上再将计算效率提升57.9%。

关键词：可压缩流动加速技术扰动域推进方法动态计算域多重网格法

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可压缩流动离散涡方法

工程热物理学报 2001年第2期22卷 163-166页

作者：吴文权居江宁上海理工大学上海200093

推导了可压缩流动旋涡动力学基本方程，并分析了其基本性质。如同不可压流动，在可压缩流动中旋涡同样具有场与物质两重特征。得出了可压缩流中的旋涡诱导速度公式，对Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ方程进行了可压缩修正。基于Ｌａｇｒａｎｇ... 详细信息

推导了可压缩流动旋涡动力学基本方程，并分析了其基本性质。如同不可压流动，在可压缩流动中旋涡同样具有场与物质两重特征。得出了可压缩流中的旋涡诱导速度公式，对Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ方程进行了可压缩修正。基于Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ框架下的粒子方法，求解可压缩流中的胀量项，从而用离散涡模型求解了非定常、不稳定、可压缩流场。数值实验验证了提议的计算方法有效性。并分析了可压缩流动中旋涡运动的特征，与不可压流动的差别。

关键词：可压缩流动离散涡方法动力学

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一种新的可计算可压缩流动的预处理方法

物理学报 2022年第12期71卷 64-79页

作者：刘博邢朴丁松谢明军冯林时晓天中国航天空气动力技术研究院北京100074 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 北京航空航天大学大型飞机高级人才培训班北京100083 南开大学数学科学学院天津300071

针对使用可压缩流动数值方法求解不可压缩流动存在的刚性问题,基于虚拟压缩法思想,构造了一种以Mach数、速度、密度、温度等变量为元素的预处理矩阵,改变了控制方程组的特征根并使其量级更接近.通过理论推导与分析,证明新方法相比Weiss,... 详细信息

针对使用可压缩流动数值方法求解不可压缩流动存在的刚性问题,基于虚拟压缩法思想,构造了一种以Mach数、速度、密度、温度等变量为元素的预处理矩阵,改变了控制方程组的特征根并使其量级更接近.通过理论推导与分析,证明新方法相比Weiss, Pletcher, Dailey和Choi的方法而言,不仅能降低方程组的刚性,提高了数值求解效率,而且拥有更好的稳定性,此外还能实现低速流动和高速流动之间的光滑过渡.采用有限差分格式进行离散,对流项的Roe格式作为基本加权无振荡(WENO)格式的求解器,黏性项则使用中心型紧致差分格式来计算,与预处理矩阵相结合展开数值实验,结果表明新预处理方法可以实现对无黏和有黏不可压缩流动问题的高精度模拟,且拥有比Weiss和Pletcher等提出的方法更好的收敛性和稳定性.

关键词：预处理技术可压缩流动收敛性数值模拟

注塑成型充填/后充填过程统一的可压缩流动分析

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计算力学学报 2007年第2期24卷 159-165页

作者：申长雨王利霞陈静波李倩郑州大学橡塑模具国家工程研究中心郑州450002

注塑成型是重要的塑料成型工艺,成型过程中熔体在模腔中的流动和传热对最终制品的性能和质量有重要的影响,因此,精确预测注塑过程的流动及传热历史,并进一步预测注塑制品的收缩、翘曲和机械性能等性能和质量指标具有重要意义。为了精确... 详细信息

注塑成型是重要的塑料成型工艺,成型过程中熔体在模腔中的流动和传热对最终制品的性能和质量有重要的影响,因此,精确预测注塑过程的流动及传热历史,并进一步预测注塑制品的收缩、翘曲和机械性能等性能和质量指标具有重要意义。为了精确地描述成型过程中材料的流动及传热行为,本文针对注塑成型过程的工艺特点,将充填后充填过程作为一个统一的过程,考虑材料可压缩性及相变对充填和后充填过程的影响,建立了充填后充填过程的统一数学模型。采用有限元/有限差分/控制体积混合数值方法,实现了注塑成型充填后充填一体化模拟。数值模拟结果与实验结果的对比,验证了本文模型和算法。

关键词：注塑成型流动分析数值模拟可压缩流动

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注塑成型充填过程的可压缩流动分析

化工学报 2006年第7期57卷 1537-1542页

作者：申长雨王利霞李倩陈静波刘春太郑州大学橡塑模具国家工程研究中心河南郑州450002

注塑成型过程中,熔体在型腔中的流动和传热对制品质量性能有重要的影响.为了预测注塑制品的收缩、翘曲和力学性能,精确预测充填过程的流动及传热历史是十分必要的.本文考虑熔体的可压缩性及相变的影响,将充填过程中熔体的流动视为非牛... 详细信息

注塑成型过程中,熔体在型腔中的流动和传热对制品质量性能有重要的影响.为了预测注塑制品的收缩、翘曲和力学性能,精确预测充填过程的流动及传热历史是十分必要的.本文考虑熔体的可压缩性及相变的影响,将充填过程中熔体的流动视为非牛顿可压流体在非等温状态下的广义HeleShaw流动.采用有限元/有限差分混合方法求解压力场和温度场,采用控制体积法跟踪熔体流动前沿,并应用VisualC++实现了注塑充填过程的可压缩流动分析.为了保证能量方程各项在单元内边界的连续性,结点能量方程各项由单元形心处的离散值加权平均获得,因而,能量方程在计算区域内整体求解.对两个算例进行了分析,模拟结果与实验结果的对比,验证了本文数值算法及程序.

关键词：注塑成型充填模拟流动分析可压缩流动

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可压缩流动的Fourier谱-有限元解法

应用数学和力学 1992年第8期13卷 677-692页

作者：郭本瑜曹卫明上海科技大学

本文考虑n维(n=2,3)可压缩流动的带有单向周期边值条件问题的数值解.我们在周期方向采用Fourier谱方法,在非周期方向采用有限元方法,从而构造了一类谱-有限元格式.文中严格分析了计算误差,得到了收敛阶的估计.

关键词：可压缩流动傅氏谱法有限元法

可压缩流动声干涉现象也具有迈克尔逊-莫雷效应

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机械科学与技术 2007年第9期26卷 1144-1146页

作者：刘卫平苏本庆席德科杨新铁西北工业大学航空学院西安710072 新乡师范高等专科学校物理系新乡453000

流体力学的守恒方程组,有一种小扰动近似处理方法,可以写成协变不变的形式,并且可以写出广义相对论线元。误差量级不大于现有对相对论效应验证试验的精度。所以可压缩流动也具有回路声干涉条纹不随风速变化而变化的效应,本文从数值模拟... 详细信息

流体力学的守恒方程组,有一种小扰动近似处理方法,可以写成协变不变的形式,并且可以写出广义相对论线元。误差量级不大于现有对相对论效应验证试验的精度。所以可压缩流动也具有回路声干涉条纹不随风速变化而变化的效应,本文从数值模拟实验和实际的声干涉实验两方面证明此现象确实是存在的。

关键词：可压缩流动协变不变原理波动方程干涉迈克尔逊-莫雷实验

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微细光滑管内可压缩流动换热特性的数值研究

清华大学学报（自然科学版） 2000年第11期40卷 19-22页

作者：杜东兴李志信过增元岳敏清华大学工程力学系北京100084

微细通道内的可压缩流动换热特性研究是一个新兴的研究领域。利用数值方法讨论了压力功和粘性耗散对微细光滑管内可压缩流动换热特性的影响 ,得出以下结论 :微细管内 Ec沿管长是变化的 ,仅依据入口处的 Ec对压力功及粘性耗散的作用进行... 详细信息

微细通道内的可压缩流动换热特性研究是一个新兴的研究领域。利用数值方法讨论了压力功和粘性耗散对微细光滑管内可压缩流动换热特性的影响 ,得出以下结论 :微细管内 Ec沿管长是变化的 ,仅依据入口处的 Ec对压力功及粘性耗散的作用进行取舍是不确切的 ;等热流及等壁温换热条件下的计算结果显示 ,在入口 Ma及长径比较大时 ,考虑压力功及粘性耗散时得出的 N u要小于常规尺度管的理论值 ,在等壁温情况下。

关键词：微细光滑管可压缩流动粘性耗散换热特性

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无粘可压缩流动的改进高精度方法

计算力学学报 2019年第6期36卷 784-791页

作者：徐丽姜明洋蔡静静吴硕上海电力大学数理学院

为更准确捕捉复杂流场的流动细节,通过对WENO格式的光滑因子进行改进,发展了一种新的五阶WENO格式。对三阶ENO格式进行加权可以得到五阶WENO格式,但是不同的加权处理,WENO格式在极值处保持加权基本无振荡的效果不同,本文构造了二阶精度... 详细信息

为更准确捕捉复杂流场的流动细节,通过对WENO格式的光滑因子进行改进,发展了一种新的五阶WENO格式。对三阶ENO格式进行加权可以得到五阶WENO格式,但是不同的加权处理,WENO格式在极值处保持加权基本无振荡的效果不同,本文构造了二阶精度的局部光滑因子,及不含一阶二阶导数的高阶全局光滑因子,从而实现WENO格式在极值处有五阶精度。基于改进五阶WENO格式,对一维对流方程、一维和二维可压缩无粘问题进行算例验证,并与传统WENO-JS格式和WENO-Z格式进行比较。计算结果表明,改进五阶WENO格式有较高的精度和收敛速度,有较低的数值耗散,能有效捕捉间断、激波和涡等复杂流动。

关键词：加权本质无振荡 WENO格式光滑因子高阶精度可压缩流动