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muscl格式TV性质的非线性分析

计算物理 1997年第6期14卷 782-786页

作者：丁建中北京航空航天大学流体力学研究所

分析求解非线性双曲型守恒律的ＭＵＳＣＬ类格式的ＴＶ性质。首先从该类格式的一般形式出发，提出和证明了该类格式实现ＴＶＤ的需求。所提ＴＶＤ需求直接表示为对变量变差符号和量值限制，体现了双曲型方程解的依赖域原理，为分析ＭＵ... 详细信息

分析求解非线性双曲型守恒律的ＭＵＳＣＬ类格式的ＴＶ性质。首先从该类格式的一般形式出发，提出和证明了该类格式实现ＴＶＤ的需求。所提ＴＶＤ需求直接表示为对变量变差符号和量值限制，体现了双曲型方程解的依赖域原理，为分析ＭＵＳＣＬ格式的ＴＶ性质提供了理论工具。同时提出了基于ＴＶＤ需求再构数值解分布，以降低数值耗散从而提高接触面及膨胀波头／波尾分辨率的基本思路。

关键词：高分辨率格式 TVD理论 muscl 计算空气动力学

NEW APPROACHES OF muscl SCHEMES FOR COMPRESSIBLE FLUIDS

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2001年第Z1期18卷 96-98页

作者： Sung Ik SohnSchool of Information Engineering,Tongmyong University of Information Technology535 Yongdang dong, Pusan 608 711, Korea School of Information Engineering Tongmyong University of Information Technology 535 Yongdang-dong Pusan 608-711 Korea

The muscl scheme for compressible gas dynamics is studied in this paper. We propose a new type of Eulerian muscl scheme, which evaluates the intercell flux at half time step. The intercell flux is comptuted from characteristic equations with the data which traced back through the approximate characteristic from the edge at half time step. The data is classified in several different types, depending on the characteristic directions of data. We also present a general procedure of oscillation free algorithm for the muscl scheme. This procedure provides a class of limiters which includes the existing limiter. The new muscl scheme and the oscillation free algorithm are validated through simulations for test problems.

关键词： muscl oscillation-free TVD conservation laws

考虑网格非均匀的3阶muscl插值及限制器的改进

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考虑网格非均匀的3阶MUSCL插值及限制器的改进

第十一届全国流体力学学术会议

作者：任怀勋刘健中国空气动力研究与发展中心

在构造迎风类格式时,界面变量的重构对提高离散精度和数值鲁棒性十分重要。当流场中存在不连续流动或出现尖锐梯度解时,传统的线性高阶对流离散格式在这种间断或大梯度解附近会产生非物理振荡现象,因此需要采用非线性的高精度格式,其中... 详细信息

在构造迎风类格式时,界面变量的重构对提高离散精度和数值鲁棒性十分重要。当流场中存在不连续流动或出现尖锐梯度解时,传统的线性高阶对流离散格式在这种间断或大梯度解附近会产生非物理振荡现象,因此需要采用非线性的高精度格式,其中TVD通量限制器格式应用广泛且适用于规则的网格,然而在实际应用中通常需要在梯度较大的地方进行局部加密,生成非均匀网格,从而导致格式的降阶等问题。本文对连续可微的vanAlbada通量限制器进行研究,引入当地网格尺度相关函数,并在此基础上构造出一种具有网格尺度自适应特性的3阶muscl插值格式。通过算例分析表明,对非均匀网格,该格式的色散误差和数值耗散相比传统muscl插值格式更小,且不会造成不稳定的数值振荡。对复杂算例的计算结果表明,新的网格尺度自适应的muscl格式相比原muscl插值格式,可以在更粗糙的网格上获得更为精确的阻力和吸力峰值,从而在工程应用中减少计算量,提高计算效率。

关键词： muscl 通量限制器非均匀网格网格自适应

来源： cnki会议评论

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离心叶轮内三维湍流流场的数值分析

热能动力工程 2003年第6期18卷 568-571页

作者：谭大治袁新清华大学热能工程系北京100084

应用LU -SGS -GE隐式格式和改良型高阶musclTVD格式 ,通过求解全三维可压缩Reynolds平均的Navier -Stokes方程和低Reynolds数q -ω双方程湍流模型 ,对后弯角 30°的Krain离心叶轮在设计工况下通道内复杂的三维流动进行了计算。计算结果... 详细信息

应用LU -SGS -GE隐式格式和改良型高阶musclTVD格式 ,通过求解全三维可压缩Reynolds平均的Navier -Stokes方程和低Reynolds数q -ω双方程湍流模型 ,对后弯角 30°的Krain离心叶轮在设计工况下通道内复杂的三维流动进行了计算。计算结果与实验数据符合良好 ,说明该方法适用于大逆压梯度流动的数值模拟 ,也可以用来深入研究离心压气机内各种复杂的三维流动现象。

关键词：离心叶轮数值模拟三维湍流流场高分辨率格式 muscl TVD格式 LU—SGS—GE隐式格式离心压气机

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带源项浅水方程的高阶格式研究

水动力学研究与进展（A辑） 2009年第1期24卷 22-28页

作者：柏禄海金生大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024

该文以Roe格式的近似Riemann解为基础,构造了具有二阶时空精度的muscl型格式来模拟非平底、变河宽浅水流动,并保证了计算结果的和谐性。通过几个经典算例的计算,比较了不同重构变量对不同流态的影响,验证了本文构造的高阶方法具有和谐... 详细信息

该文以Roe格式的近似Riemann解为基础,构造了具有二阶时空精度的muscl型格式来模拟非平底、变河宽浅水流动,并保证了计算结果的和谐性。通过几个经典算例的计算,比较了不同重构变量对不同流态的影响,验证了本文构造的高阶方法具有和谐、通用性好、分辨率高等优点。

关键词：浅水方程源项 Roe格式 muscl 有限体积法

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三维湍流流场数值计算方法的研究

三维湍流流场数值计算方法的研究

作者：韩冰冰西北工业大学

学位级别：硕士

本文采用SIMPLE方法,以压力为基本求解变量对三维可压缩湍流流场进行数值求解,并采用密度延迟修正将SIMPLE算法扩展到可压缩流动的计算。给出了三维任意曲线坐标系下的控制方程并对其进行离散。推导了压力修正方程在有限控制体上的离散... 详细信息

本文采用SIMPLE方法,以压力为基本求解变量对三维可压缩湍流流场进行数值求解,并采用密度延迟修正将SIMPLE算法扩展到可压缩流动的计算。给出了三维任意曲线坐标系下的控制方程并对其进行离散。推导了压力修正方程在有限控制体上的离散方程。运用非交错网格技术,利用Rhie和Chow的“动量插值法”进行非物理性压力振荡的消除,以笛卡儿速度分量为动量方程的求解变量进行数值计算。使用标准κ-ε湍流模型来进行湍流流动的模拟。给出了控制方程在Reynolds时间平均与Favre质量加权平均下的比较。讨论了由于曲率和旋转的影响对标准κ-ε湍流模型的修正方法。考虑了高Re数κ-ε模型和壁面函数法边界条件的处理问题。讨论了TVD类型的muscl格式的实施方法。运用网格生成技术的代数方法生成三维双圆弧叶栅通道和三维喷管物理网格。开发程序对三维双圆弧叶栅通道和三维喷管内的湍流流动进行了数值模拟。

关键词： SIMPLE方法三维湍流流动非交错网格 muscl

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飞行器气动加热数值与工程结合计算方法研究

飞行器气动加热数值与工程结合计算方法研究

作者：贾志强上海交通大学

学位级别：硕士

高超声速航天飞行器在出入地球大气层时会遇到一个极其严峻的气动加热问题,这对飞行器的气动性能以及防热提出了更高的要求。本文的目的是研究和发展飞行器气动加热的数值计算方法。本文的主要研究工作有: 1)、综述了高超声速飞行器的... 详细信息

高超声速航天飞行器在出入地球大气层时会遇到一个极其严峻的气动加热问题,这对飞行器的气动性能以及防热提出了更高的要求。本文的目的是研究和发展飞行器气动加热的数值计算方法。本文的主要研究工作有: 1)、综述了高超声速飞行器的发展情况、国内外气动热研究现状。对国内外发展的各种高超声速气动热计算方法和程序进行了系统的分析和总结。研究和综述了适合高超声速的数值模拟的离散格式,包括各种矢通量分裂格式(FVS)、Roe的通量差分裂(Roe’sFDS)、最新的AUSM+up、TVD、ENO、WENO等。 2)、开发了一套基于有限体积法和非结构化网格的二维数值模拟程序,可以处理三角形、四边形混合网格;对无粘通量采用了最新的AUSM+up格式进行构造,并使用三阶muscl重构界面两侧值使无粘通量的离散获得高阶精度;偏导数采用最小二乘法进行求解;提供了对称边界条件、固壁边界条件、远场边界条件;用三阶龙格库塔法进行时间积分。 3)、研究借鉴NASA Langley研究中心的研究经验,结合国内已有的研究基础和可用的计算程序,提出了工程计算与数值计算相结合的气动热计算方法,开发了工程算法与数值算法综合程序,用少量的不易获得数值计算的数据来修正容易获得的大量的工程计算数据,来提高整体计算效率与准确度。

关键词：气动加热有限体积 AUSM+up 非结构化网格 muscl 工程算法

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SPH方法在溃坝水流模拟中的应用

SPH方法在溃坝水流模拟中的应用

作者：郑仙佩青海大学

学位级别：硕士

光滑粒子水动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法作为一种纯拉格朗日的无网格方法,避免了传统欧拉网格法中网格缠结和扭曲问题,在处理大变形自由表面和移动边界问题上具有独特优势,十分适合模拟溃坝水流。近年来,标准SPH方... 详细信息

光滑粒子水动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法作为一种纯拉格朗日的无网格方法,避免了传统欧拉网格法中网格缠结和扭曲问题,在处理大变形自由表面和移动边界问题上具有独特优势,十分适合模拟溃坝水流。近年来,标准SPH方法在水流和建筑物的相互作用、造波和波浪破碎问题上得到了良好的应用和发展,而SPH方法求解浅水波方程的研究还处于探索阶段。本文详细研究了SPH方法的基本思想和原理以及浅水波方程的SPH变分形式。为了处理任意复杂地形,使用SPH内插法离散河床倾斜摩擦源项。固体边界处理采用最新的修正虚拟边界粒子方法。同时为了提高计算精度和稳定性,减少数值振荡,在人工稳定项的基础上结合muscl重构。本文运用以上模型对平底河床上的二维溃坝问题进行了模拟,包括河床光滑(下游有水和无水)、河床粗糙和局部溃坝问题。计算结果和理论解、试验数据吻合良好,证明模型的可行性和准确性,并且能够有效处理大变形和干湿边界问题。分析了人工黏性和Lax-Friedrichs flux稳定项的区别,并且结合muscl重构后,结果能够得到极大改善。研究了粒子间距对计算精度的影响。针对溃坝水流遭遇障碍物的问题,模拟了河床存在摩擦且下游设置三种不同障碍物(三角形、矩形、宆包)的溃坝水流运动,模拟结果和实验数据吻合良好,溃坝波反射、绕射、叠加、水跃等细节得到真实呈现。最后以青海省互助县南门峡水库为例,对实际工程的溃坝模拟进行了初步尝试。后处理方面,自行编制了相应的Matlab后处理程序,实现数值模拟结果的可视化。

关键词： SPH 浅水波方程溃坝水流 muscl

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高精度高分辨率格式模拟离心叶轮内湍流流场

汽轮机技术 2003年第3期45卷 139-141页

作者：谭大治袁新清华大学热能工程系北京100084

应用LU-SGS-GE隐式格式和改良型高阶musclTVD格式,通过求解全三维可压缩Reynolds平均的Navier-Stokes方程和低Reynolds数q-ω双方程湍流模型,对后弯角30°的Krain离心叶轮在设计工况下通道内复杂的三维流动进行了计算。计算结果与实验... 详细信息

应用LU-SGS-GE隐式格式和改良型高阶musclTVD格式,通过求解全三维可压缩Reynolds平均的Navier-Stokes方程和低Reynolds数q-ω双方程湍流模型,对后弯角30°的Krain离心叶轮在设计工况下通道内复杂的三维流动进行了计算。计算结果与实验数据符合良好,说明该方法适用于大逆压梯度流动的数值模拟,可以用来深入研究离心压气机内各种复杂的三维流动现象。

关键词：数值模拟 q—w山湍流模型高分辨率格式 muscl TVD格式 LU—SGS—GE隐式格式