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weno格式在稳态问题中的应用

空气动力学学报 2001年第1期19卷 75-82页

作者：侯中喜梁剑寒王承尧国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

高阶、高分辨率的weno格式大大加强了对于复杂流场结构的分辨能力和计算精度 ,但计算时间较TVD格式有了明显的增加。近似隐式分裂的LU方法能够加快求解稳态问题的收敛速度。本文结合weno格式和LU方法实现了求解稳态问题的有效方法 ,它... 详细信息

高阶、高分辨率的weno格式大大加强了对于复杂流场结构的分辨能力和计算精度 ,但计算时间较TVD格式有了明显的增加。近似隐式分裂的LU方法能够加快求解稳态问题的收敛速度。本文结合weno格式和LU方法实现了求解稳态问题的有效方法 ,它使得求解稳态问题在收敛速度和计算精度上都有了较大的提高。通过算例的数值分析可以看出 ,上述方法不但收敛速度有了明显的提高。

关键词：近似稳式分裂定常流动复杂流动结构 weno格式计算流体力学

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weno格式的一种新型光滑因子及其应用

空气动力学学报 2023年第5期41卷 20-34,I0001页

作者：刘旭亮武从海李虎范召林空气动力学国家重点实验室绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

光滑因子是构造weno格式的关键,决定了weno格式能否达到最优收敛精度以及在间断附近能否保持本质无振荡特性。针对广泛应用的五阶weno格式,采用算子函数近似导数关系的方法,设计了一种新型光滑因子。在间断区域,与传统的光滑因子相比,... 详细信息

光滑因子是构造weno格式的关键,决定了weno格式能否达到最优收敛精度以及在间断附近能否保持本质无振荡特性。针对广泛应用的五阶weno格式,采用算子函数近似导数关系的方法,设计了一种新型光滑因子。在间断区域,与传统的光滑因子相比,新型光滑因子对间断的识别更准确。在光滑区域,新型光滑因子使得新型weno格式的非线性权更接近线性权。理论分析和数值验证表明新型weno格式即使在一阶临界点也能保持一致五阶精度。一维典型激波问题的数值结果表明,与现有weno格式相比,新型weno格式提高了短波的分辨率,降低了格式的耗散,同时能够准确识别间断。对于典型包含激波和剪切层的流动问题,新型weno格式不仅能够准确地捕捉强激波,而且能够精细模拟剪切层和声波等流场结构。

关键词： weno格式光滑因子收敛精度非线性权捕捉激波

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应用维数分裂方法推广MUSCL和weno格式的若干问题

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航空学报 2022年第3期43卷 133-142页

作者：刘君韩芳魏雁昕大连理工大学航天航空学院大连116024

首先对有限差分法和有限体积法的差异进行了讨论,在已有文献观点的基础上补充了二者在边界条件处理及网格需求等方面存在差异的新论据。介绍了逐维推导的MUSCL和weno格式计算控制体界面通量的过程,认为此类格式计算界面通量的方法直接... 详细信息

首先对有限差分法和有限体积法的差异进行了讨论,在已有文献观点的基础上补充了二者在边界条件处理及网格需求等方面存在差异的新论据。介绍了逐维推导的MUSCL和weno格式计算控制体界面通量的过程,认为此类格式计算界面通量的方法直接应用于高斯积分型有限体积法不够严谨,从而得到了应用维数分裂方法构造的MUSCL格式和weno格式不属于高斯积分型有限体积法的观点,“积分格式”这一定义更能准确反映这类格式的特点。此外,讨论了MUSCL格式和weno格式在曲线坐标系下不能保证守恒的原因,并简单介绍了消除方法。

关键词：逐维方法有限体积法 MUSCL格式 weno格式几何守恒律

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一种适用于热流计算的改进weno格式

航空动力学报 2012年第11期27卷 2499-2504页

作者：王超吴颂平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

数值格式是影响高超声速热流数值计算准确度的主要因素之一.根据高超声速流场的特性合理的控制了数值黏性,对weno(weighted essentially non-oscillatory)格式进行了改进,使其适用于高超声速热流计算.研究结果表明:改进后的格式在捕捉... 详细信息

数值格式是影响高超声速热流数值计算准确度的主要因素之一.根据高超声速流场的特性合理的控制了数值黏性,对weno(weighted essentially non-oscillatory)格式进行了改进,使其适用于高超声速热流计算.研究结果表明:改进后的格式在捕捉激波时具有良好的激波辨率,在壁面附近尽量减小了数值黏性,提高了格式的黏性分辨率.数值试验也表明了这种改进算法的有效性.

关键词：高超声速热流 weno格式数值格式数值耗散

基于超声速边界层转捩的weno格式对比分析

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航空动力学报 2015年第9期30卷 2189-2195页

作者：刘朝阳王振国孙明波汪洪波国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073

基于高精度weighted essentially non-oscillation(weno)格式对马赫数为4.5,雷诺数为10 000的超声速来流条件下平板边界层转捩过程进行了大涡模拟.无黏通量分别用5阶、7阶、9阶weno格式进行离散,黏性通量离散采用4阶中心差分格式,时间... 详细信息

基于高精度weighted essentially non-oscillation(weno)格式对马赫数为4.5,雷诺数为10 000的超声速来流条件下平板边界层转捩过程进行了大涡模拟.无黏通量分别用5阶、7阶、9阶weno格式进行离散,黏性通量离散采用4阶中心差分格式,时间推进采用具有总变差递减(TVD)性质的3阶精度RungeKutta方法.通过在入口边界叠加一对等幅最不稳定第一模态谐波扰动,分别采用3种weno格式计算得到了平板层流边界层失稳转捩的演化过程.结果表明:5阶weno格式的数值耗散明显高于7阶和9阶weno格式,在捕捉湍流涡和流场脉动特性上存在明显不足.9阶weno格式的耗散小,能够捕捉到流场更小尺度的涡和高频脉动.研究具有高频脉动特性的问题或者欲捕捉精细涡结构时,建议采用7阶以上的高精度格式.

关键词：边界层转捩大涡模拟 weno格式谐波扰动湍流

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用隐式weno格式计算悬停旋翼跨声速流场

空气动力学学报 2010年第4期28卷 414-420页

作者：徐丽杨爱明翁培奋丁珏上海电力学院数理系上海200090 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 复旦大学力学与工程科学系上海200433

发展了一种基于高阶迎风格式的计算悬停旋翼跨声速流场的隐式有限体积法。对流项采用Roe通量差分分裂格式,使用五阶weno格式进行左右状态重构,并与MUSCL插值进行比较;粘性项采用中心有限体积法。为提高收敛到定常解的效率,时间推进采用L... 详细信息

发展了一种基于高阶迎风格式的计算悬停旋翼跨声速流场的隐式有限体积法。对流项采用Roe通量差分分裂格式,使用五阶weno格式进行左右状态重构,并与MUSCL插值进行比较;粘性项采用中心有限体积法。为提高收敛到定常解的效率,时间推进采用LU-SGS隐式方法。数值模拟采用了一种能够有效传递网格间流场信息的重叠网格,其中使用了三层内边界和贡献边界的方法以便插值的直接进行。用该方法对一跨声速悬停旋翼粘性流场进行了数值计算,数值结果表明:与MUSCL格式相比,weno格式对激波位置捕捉得更准确,具有更强的涡捕捉能力,同时还表明了weno格式在很大程度上能够克服涡耗散问题。

关键词：悬停旋翼 Navier-Stokes方程 weno格式隐式格式重叠网格

二维非结构网格上的高精度有限体积weno格式

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空气动力学学报 2010年第4期28卷 446-451页

作者：郑华盛赵宁朱君南昌航空大学数学与信息科学学院江西南昌330063 南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016 南京航空航天大学理学院江苏南京210016

构造了非结构网格上二维双曲型守恒律的一类新的高精度有限体积weno格式。其主要思想是:根据格式精度的要求,按照谱体积方法对三角形单元网格进行剖分,通过选取适当的子单元组成模板,利用weno重构方法重构二阶和三阶多项式,利用有限体... 详细信息

构造了非结构网格上二维双曲型守恒律的一类新的高精度有限体积weno格式。其主要思想是:根据格式精度的要求,按照谱体积方法对三角形单元网格进行剖分,通过选取适当的子单元组成模板,利用weno重构方法重构二阶和三阶多项式,利用有限体积公式和高阶Runge-Kutta TVD时间离散方法,构造了非结构网格上二维双曲型守恒律的一致二阶和三阶精度的有限体积weno格式。然后,推广到二维Euler方程组。最后,给出几个数值算例,验证了格式的稳定性、高阶精度和高分辨捕捉激波等间断的能力。

关键词：非结构网格 weno格式高阶精度有限体积

边界层内weno格式特征重构精度的理论分析

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航空学报 2021年第S01期42卷 65-74页

作者：许珂高振勋蒋崇文李椿萱北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 中国航天科技集团航天飞行器气动热防护实验室北京100191

weno格式因其高精度以及良好的激波捕捉能力而被广泛地用于可压缩湍流的数值模拟过程中。为了在有强间断的流场中仍然能保证数值稳定,通常将流动物理量投影到特征空间后再进行weno重构。然而这种特征重构方法在边界层内的精度问题仍需... 详细信息

weno格式因其高精度以及良好的激波捕捉能力而被广泛地用于可压缩湍流的数值模拟过程中。为了在有强间断的流场中仍然能保证数值稳定,通常将流动物理量投影到特征空间后再进行weno重构。然而这种特征重构方法在边界层内的精度问题仍需要进一步分析与研究。通过可压缩边界层自相似解构造平板边界层内法向的流动参数,并在该方向上进行weno重构,得到求解半点数值通量的weno非线性权重。通过分析实际得到的权重与理想权重的偏差大小发现在边界层流动中特征重构的精度明显低于分量重构。为了更深入地分析特征重构精度降低的原因,通过对曲线坐标系下的流动方程进行理论分析,推导得到特征重构时的特征变量形式。根据特征变量表达式以及自相似解中权重误差分布发现引起特征重构精度降低的主要原因是特征投影过程在半点处出现了额外的极值点,同时这种因特征投影过程而产生极值的特性将不会随着左右特征矩阵的不同选取而发生改变。进一步地,基于理论分析的普适性,对于任何光滑流场,只要使用特征重构的投影过程,都会在半点处产生极值从而使得weno系列格式产生精度降低的现象。

关键词： weno格式特征重构分量重构格式精度可压缩自相似解

基于高精度weno格式的平面叶栅内流大涡模拟

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工程热物理学报 2015年第4期36卷 756-760页

作者：李震周逊王松涛冯国泰哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

基于5阶weno格式结合AUSM+-up通量分裂方法编制密度基有限差分数值计算程序,并对NACA 65平面叶栅在不可压和亚音速工况下的流动进行三维大涡模拟研究,计算所得翼型表面时均压力系数分布与文献中实验结果符合较好,使数值算法和计算程序... 详细信息

基于5阶weno格式结合AUSM+-up通量分裂方法编制密度基有限差分数值计算程序,并对NACA 65平面叶栅在不可压和亚音速工况下的流动进行三维大涡模拟研究,计算所得翼型表面时均压力系数分布与文献中实验结果符合较好,使数值算法和计算程序的可用性得到验证。大涡模拟获得了叶栅流道内瞬态流场的细节特征,体现了高分辨率格式捕捉精细流动结构的能力。本文工作为针对叶轮机械复杂可压缩内流问题进行更深入的高精度LES研究奠定了基础。

关键词：大涡模拟 weno格式 AUSM格式平面叶栅