一种混合优化差分格式

优化差分格式一般用于计算气动声学和小尺度的湍流数值模拟,这类格式为了获取更好的短波分辨率通常牺牲了部分收敛精度.文章尝试结合最高阶精度格式与优化格式的特点,构造混合优化格式,提高优化格式的收敛精度以及谱分辨率.混合优化格式由模板上的最高阶精度格式与优化格式加权组合得到,权系数由当前模板上的值确定,这使得该格式为非线性格式.对于单色波问题,通过优化权的设计可大幅度减小相位误差.但是加权混合过程使得计算时间有所增加.数值计算证明了该格式的特点.      

一种基于AUSM思想的通量分裂方法

根据对流迎风分裂(AUSM)思想提出一种通量分裂方法,称为K-CUSP格式.它与传统H-CUSP和E-CUSP格式的最大差异在于总能量的分裂:K-CUSP格式将无粘守恒通量中所有的运动学量分裂到对流项,所有的热力学量分裂到压力项,即总能量被分裂成动能和静焓.对于压力项的数值通量,采用一种新的界面构造方法.数值测试表明:①K-CUSP格式继承了FVS格式的简单性和稳健性.在激波后不易出现压力过冲,在膨胀区域没有振荡,优于AUSM和WPS格式;②K-CUSP格式继承了FDS格式的分辨率.激波间断的分辨率和H-CUSP、E-CUSP格式基本相同,接触间断的分辨率高于FVS格式,低于Roe、AUSM和WPS格式.AUSM和WPS格式在计算运动接触间断时,速度存在很大振荡,而新格式不存在振荡.     

求解双曲守恒律方程的高分辨率熵相容格式

为提高熵相容格式的精度,利用限制器机制构造高分辨率格式,将构造的通量限制器插入熵相容格式,得到一类高分辨率熵相容格式.构造Euler方程高分辨率熵相容格式时,对熵相容格式中的几个参数做简单调整,提高了接触间断处的分辨率.将所得格式的数值结果与熵相容格式的数值结果比较表明,构造的高分辨率熵相容格式具有稳健和基本无振荡等特性.     

采用Power限制器的PNND和PWNND格式

为高精度捕捉激波等流场结构,引入一种Power限制器,对NND格式和WNND格式进行改进,分别得到二阶PNND(Power NND)格式和三阶PWNND(Power WNND)格式.该Power类型格式通过Power限制器对相邻待选模板上的一阶导数进行限制,改善了NND格式和WNND格式在间断附近的耗散效应.对各种格式的分析表明,在间断附近采用Power限制器的格式比原格式的表现要好,耗散小且捕捉间断精度高,其中PNND格式虽然只有二阶精度,但在所有算例中与三阶WNND格式的计算结果比较接近,在个别算例中甚至优于WNND格式.最后将PWNND格式应用到二维NACA0012翼型的强迫俯仰振动的数值模拟,计算结果与实验值、参考计算值吻合较好.     

分辨率优化的混合WENO格式

为提高有限差分格式的分辨率,利用傅里叶分析对WENO格式进行色散及耗散优化,并给出优化的线性权重.用优化后的WENO格式与保单调格式（MP）进行加权混合,得到新的加权混合WENO格式（H-WENO）.通过一维激波管问题、Shu-Osher问题及二维双Mach反射问题及R-T不稳定性问题对格式进行数值测试.结果显示,新格式具有强健的激波捕捉能力和对小尺度波结构的高分辨率,与原WENO格式相比改进明显.     

全速度Roe格式低速性质解析证明

全速度Roe格式是一种新型的可压不可压统一计算格式,这一格式表达了这样一个新观点:有别于预处理方法,可以直接修正标准Roe格式耗散中的非线性特征值,从而使Roe格式耗散性质满足低速流动的要求.为了更好地支持这一新观点,需要有数学上的证明.通过摄动法,本文在理论上证实了这一观点.首先证明了低速Roe格式的性质与连续的方程一致,这一证明较为简单;随后证明了在低马赫数条件下,全速度Roe格式是低速Roe格式的有限放大.从而说明用全速度Roe格式离散的方程的低速性质,也与连续的方程一致.证明过程中,还得到了速度压力失耦现象的解释.     

多车种LWR交通流模型的半离散中心迎风格式

对多车种LWR交通流模型,给出一种半离散中心迎风格式,该格式以五阶WENO-Z重构和半离散中心迎风数值通量为基础.WENO-Z重构方法的引入提高了格式的精度,并保证格式具有基本无振荡的性质.时间的离散采用保持强稳定性的Runge-Kutta方法.通过数值算例验证了格式的有效性.     

双曲型守恒律的一种五阶半离散中心迎风格式

给出一种求解双曲型守恒律的五阶半离散中心迎风格式.对一维问题,该格式以五阶中心WENO重构为基础;对二维问题,用逐维计算的方法将五阶中心WENO重构进行推广.时间方向的离散采用Runge-Kutta方法.格式保持了中心差分格式简单的优点,即不用求解Riemann问题,避免进行特征分解.用该格式对一维和二维Euler方程进行数值试验,结果表明该格式是高精度、高分辨率的.     

三维非结构网格Euler方程的LU-SGS算法及其改进

将LU-SGS隐式时间推进格式运用到非结构网格Euler方程的求解中,并对传统LU-SGS格式进行改进,结合网格重排序,发展了一套效率更高的三维Euler方程求解器.以M6机翼及超临界LANN机翼的跨音速无粘流场为算例,将改进LU-SGS格式与四步龙格-库塔显式格式及传统LU-SGS格式进行了比较.计算结果表明:所有格式的计算结果与实验结果都符合很好;传统LU-SGS格式计算效率为显式格式的3倍多,而改进LU-SGS格式计算效率为显式格式的7倍多.     

一种具有较小数值耗散的对称TVD格式

为了减小TVD格式的数值粘性,提高TVD格式的分辨度,提出了一种具有较小数值耗散的Harten型TVD格式.数值模拟结果表明,这种Harten型TVD格式比原来的Harten格式^[1]及其改进形式Harten-Yee^[2]的TVD格式能更好地模拟出边界层及涡流.     

Assessing the Performance of a Three Dimensional Hybrid Central-WENO Finite Difference Scheme with Computation of a Sonic Injector in Supersonic Cross Flow

A hybridization of a high order WENO-Z finite difference scheme and a high order central finite difference method for computation of the two-dimensional Euler equations first presented in [B. Costa and W. S. Don, J. Comput. Appl. Math., 204(2) (2007)] is extended to three-dimensions and for parallel computation. The Hybrid scheme switches dynamically from a WENO-Z scheme to a central scheme at any grid location and time instance if the flow is sufficiently smooth and vice versa if the flow is exhibiting sharp shock-type phenomena. The smoothness of the flow is determined by a high order multi-resolution analysis. The method is tested on a benchmark sonic flow injection in supersonic cross flow. Increase of the order of the method reduces the numerical dissipation of the underlying schemes, which is shown to improve the resolution of small dynamic vortical scales. Shocks are captured sharply in an essentially non-oscillatory manner via the high order shock-capturing WENO-Z scheme. Computations of the injector flow with a WENO-Z scheme only and with the Hybrid scheme are in very close agreement. Thirty percent of grid points require a computationally expensive WENO-Z scheme for high-resolution capturing of shocks, whereas the remainder of grid points may be solved with the computationally more affordable central scheme. The computational cost of the Hybrid scheme can be up to a factor of one and a half lower as compared to computations with a WENO-Z scheme only for the sonic injector benchmark.     

基于WENO重构的熵稳定格式求解浅水方程

针对浅水方程,提出一种数值求解格式:空间方向采用满足熵稳定条件的数值通量,并在单元交界面处进行高阶WENO重构,时间上的推进采用强稳定的Runge-Kutta方法.模拟一维和二维经典问题,结果表明,该格式具有分辨率高、基本无振荡性等特点.     

一种基于新型斜率限制器的理想磁流体方程的高分辨率熵相容格式

针对磁流体动力学方程, 通过分析数据重建所需的条件, 构造一种基于MUSCL(Monotone Upstream-Centred Scheme for Conservation Laws)型重建方法的斜率限制器, 获得了一种求解理想磁流体动力学方程的高分辨率熵相容格式。该格式在解的光滑区域具有高精度; 在解的间断区域可以合理地控制耗散, 可有效避免非物理现象的产生。采用熵稳定格式、熵相容格式和新的高分辨率熵相容格式对一维、二维理想磁流体动力学方程进行数值模拟。结果表明: 新格式能准确地捕捉解的结构, 且具有无振荡、高分辨、鲁棒等特性。     

Generalized finite compact difference scheme for shock/complex flowfield interaction

A class of generalized high order finite compact difference schemes is proposed for shock/vortex, shock/boundary layer interaction problems. The finite compact difference scheme takes the region between two shocks as a compact stencil. The high order WENO fluxes on shock stencils are used as the internal boundary fluxes for the compact scheme. A lemma based on the property of smoothness estimators on a 5-points stencil is given to detect the shock position. There is no free parameter introduced to switch the compact scheme and the WENO scheme. Some numerical experiments are given and they demonstrate that the present scheme has low dissipation due to the compact central differencing scheme used in the smooth regions.     

A High-Order NVD/TVD-Based Polynomial Upwind Scheme for the Modified Burgers' Equations

A bounded high order upwind scheme is presented for the modified Burgers' equation by using the normalized-variable formulation in the finite volume framework. The characteristic line of the present scheme in the normalized-variable diagram is designed on the Hermite polynomial interpolation. In order to suppress unphysical oscillations, the present scheme respects both the TVD (total variational diminishing) constraint and CBC (convection boundedness criterion) condition. Numerical results demonstrate the present scheme possesses good robustness and high resolution for the modified Burgers' equation.     

A Pre－lasing Reliable Dynamic Filter Single－longitudinal－mode Q－switched Laser

ＡＰｒｅ－ｌａｓｉｎｇＲｅｌｉａｂｌｅＤｙｎａｍｉｃＦｉｌｔｅｒＳｉｎｇｌｅ－ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ－ｍｏｄｅＱ－ｓｗｉｔｃｈｅｄＬａｓｅｒＣＨＥＮＣｈａｎｇｍｉｎ（ＤｅｃａｎｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎ...     

气相爆轰高阶中心差分-WENO组合格式自适应网格方法

研究一种高阶中心差分-WENO组合格式,并采用自适应网格方法进行二维和三维气相爆轰波的数值模拟.采用ZND爆轰模型的控制方程为包含化学反应源项的Euler方程组.组合格式在大梯度区采用WENO格式捕捉间断,在光滑区采用高阶中心差分格式提高计算效率.采用一种基于流场结构特征的自适应网格.计算结果,表明这种方法同时具有高精度、高分辨率和高效率的特点.     

多介质流体力学计算的守恒型高分辨率格式

应用Lagrange坐标系下的守恒型格式计算多介质流体力学问题,在物质交界面附近采用一阶格式的数值通量,而在其余部分采用高分辨率格式的数值通量,不仅保持了高分辨率的良好性质,而且消除了一般的守恒型格式在界面附近所产生的震荡.     

双色相干场高次谐波

通过数值求解一维含时薛定谔方程，研究了激光频率对谐波辐射的影响以及双色相干场（基频光与其二倍频光或三倍频光）作用于原子时的谐波辐射行为。结果表明，在其它条件相同时，用低频入射光可获得更高次谐波，但转换效率较低，高频入射光转换效率较高，但只能获得较低次谐波，基频光及其三倍频光同时作用于原子，谐波次数和转换效率都有所提高。基频光及其二倍频光同时作用于原子，不但谐波次数增多，转换效率提高，重要是的除了通     

Generation of Vibrational Entangled Coherent States of Two Trapped Ions

We propose a scheme for the generation of entangled coherent states for the center-of-mass and relative vibrational modes of two trapped ions. In the scheme the ions are simultaneously illuminated by a single standing-wave laser tuned to the carrier. The scheme allows the production of an entangled coherent states with a considerably high speed as long as a laser field of sufficiently high intensity is available.