曲率相关的爆轰波在非结构四边形网格上的数值方法

假设爆轰波阵面的法向速度是曲率的线性函数,在非结构四边形网格上采用水平集方法模拟爆轰波阵面的运动过程.水平集方程的曲率无关项采用正格式离散,曲率项采用伽辽金等参有限元方法空间离散,时间离散采用半隐格式.在笛卡儿网格和随机网格上,含曲率的水平集方程的离散格式为强一阶精度,重新初始化方程的离散格式精度为近似一阶精度.曲率收缩的不光滑界面和多个爆轰波阵面相互作用的算例说明格式可有效地模拟爆轰波与曲率相关的运动.     

解三维扩散方程的积分内插法格式

研究三维扩散方程的数值模拟.在非正规六面体网格上,使用积分内插法建立扩散方程差分格式,涉及到27个相邻网格,适用于大变形网格上带间断系数的拟线性扩散方程的计算.叙述差分格式的建立,推导通量流和网格顶点温度的计算公式,给出了数值试验结果.     

大长宽比扭曲网格上辅助网格差分方法

讨论抛物型方程的离散差分格式的构造,对九点差分格式进行了适用范围的讨论,并在此基础上提出辅助网格差分方法,用于处理因网格长宽比大且扭曲较大的网格引起的计算精度与计算效率降低的问题,该方法从守恒方程出发,将九点差分格式应用于按某种合适的方式进行重分之后的网格上,减少由于网格正则性差以及网格节点上的物理量采用周围网格量的加权平均等原因所引起的计算误差,得到一个新的但其解仍然逼近原来网格上的物理量的方程组.所构造的方法便于实施,且更适合于对实际物理模型的模拟,能比较好地适应流体大变形导致的网格扭曲,数值试验表明它有较好的数值精度和稳定性.     

多流管网格上九点格式的节点插值方法

多流管方法是二维多介质辐射流体力学数值模拟中一类常用的求解方法,它采用Lagrange-Euler混合型四边形网格,称为多流管网格。通常其网格品质高于一般的四边形网格。在这类网格上,可以利用网格特性对九点扩散格式中的节点插值方法进行改进。本文利用调和平均点和梯度离散构造的方法提出几种节点插值方法。并给出数值实验,说明现有应用程序中的节点插值方法损失精度,而新的节点插值方法能够使得九点格式在多流管网格上具有二阶精度。     

多流管网格上九点格式的节点插值方法（英文）

多流管方法是二维多介质辐射流体力学数值模拟中一类常用的求解方法,它采用Lagrange-Euler混合型四边形网格,称为多流管网格。通常其网格品质高于一般的四边形网格。在这类网格上,可以利用网格特性对九点扩散格式中的节点插值方法进行改进。本文利用调和平均点和梯度离散构造的方法提出几种节点插值方法。并给出数值实验,说明现有应用程序中的节点插值方法损失精度,而新的节点插值方法能够使得九点格式在多流管网格上具有二阶精度。     

一维非线性对流占优扩散方程的变网格特征差分方法

针对一维非线性对流占优扩散方程,提出了一类变网格特征差分格式,该格式能够根据解的梯度变化及时对计算网格进行调整.与均匀网格格式相比,给出的变网格特征差分格式对于对流占优扩散问题有着更好的计算效果.     

九点格式中网格边上切向流的计算——节点自适应加权格式

针对网格扭曲的不同情形,直接考虑网格边上切向流的离散.基于扩散方程法向流连续的条件,给出离散法向流的构造,导出扭曲网格上九点计算格式中网格边上离散切向流的表达式,从而推导出加权系数的计算公式,适应于各种扭曲的网格.数值结果表明,与九点格式中节点量简单加权的方法相比,基于网格边离散切向流的节点自适应加权九点格式的精度有明显改进,迭代求解次数减少,计算效率明显提高.     

三维对流扩散方程非等距网格上的四阶紧致格式及其多重网格方法

提出了数值求解三维变系数对流扩散方程非等距网格上的四阶精度19点紧致差分格式,为了提高求解效率,采用多重网格方法求解高精度格式所形成的大型代数方程组。数值实验结果表明本文方法对于不同的网格雷诺数问题,在精确性、稳定性和减少计算工作量方面均明显优于7点中心差分格式。     

求解Navier-Stokes方程组的组合紧致迎风格式

给出一种新的至少有四阶精度的组合紧致迎风(CCU)格式,该格式有较高的逼近解率,利用该组合迎风格式,提出一种新的适合于在交错网格系统下求解Navier-Stokes方程组的高精度紧致差分投影算法.用组合紧致迎风格式离散对流项,粘性项、压力梯度项以及压力Poisson方程均采用四阶对称型紧致差分格式逼近,算法的整体精度不低于四阶.通过对Taylor涡列、对流占优扩散问题和双周期双剪切层流动问题的计算表明,该算法适合于对复杂流体流动问题的数值模拟.     

求解对流扩散方程的紧致修正方法

提出了求解对流扩散方程的紧致修正方法,该方法是在低阶离散格式的源项中,引入紧致修正项,从而构造高阶紧致修正格式,并进行求解.采用紧致修正方法对典型的对流扩散方程进行计算.结果表明,紧致修正方法虽然与二阶经典差分方法建立在相同的结点数上,但紧致修正方法的精度与紧致方法的精度相同,均具有四阶精度.所以紧致修正方法可以在少网...     

基于节点重构的扩散方程有限体积格式

研究扭曲网格上扩散方程的九点格式.以经典的九点格式为基础,在通量连续条件下,构造出节点未知量一种新的计算方法,进而得到所希望的格式.分析及数值实验表明,在扭曲网格上,该格式对具有连续或间断扩散系数的问题能够保持较高的精度.     

Linearity preserving nine-point schemes for diffusion equation on distorted quadrilateral meshes

In this paper, we employ the so-called linearity preserving method, which requires that a difference scheme should be exact on linear solutions, to derive a nine-point difference scheme for the numerical solution of diffusion equation on the structured quadrilateral meshes. This scheme uses firstly both cell-centered unknowns and vertex unknowns, and then the vertex unknowns are treated as a linear combination of the surrounding cell-centered unknowns, which reduces the scheme to a cell-centered one. The weights in the linear combination are derived through the linearity preserving approach and can be obtained by solving a local linear system whose solvability is rigorously discussed. Moreover, the relations between our linearity preserving scheme and some existing schemes are also discussed, by which a generalized multipoint flux approximation scheme based on the linearity preserving criterion is suggested. Numerical experiments show that the linearity preserving schemes in this paper have nearly second order accuracy on many highly skewed and highly distorted structured quadrilateral meshes.     

基于非结构四边形网格的WENO格式

基于非结构四边形网格发展求解双曲守恒律的三阶加权基本无振荡（WENO）格式.针对任意非结构四边形网格选取重构模板，并给出基于线性多项式的三阶线性重构.但对于一般的非结构四边形网格，会出现非常大的线性权和负权，使得非线性重构的WENO格式对光滑问题也不稳定.本文给出一个处理非常大的线性权的优化重构方法，对优化后得到的负线性权采用分裂方法进行处理.对于非线性权，提出一种考虑局部网格和物理量间断的新光滑度量因子.采用优化重构方法和新的非线性权，当前的三阶WENO格式在质量很差的网格上也具有很好的稳定性.理论的三阶精度在数值精度测试算例中得到验证，同时一范数和无穷范数的误差绝对值不依赖于网格质量；具有强间断的数值结果证明了当前格式的有效性.     

二维扩散方程的局部二阶线性保极值节点计算方法及应用

对一般四边形网格设计一种优化的节点控制体, 并构造了一种扩散方程的保极值二阶收敛的局部线性节点计算格式(优化控制体节点格式, VOC格式)。在网格不出现异常节点的情况下, 证明VOC格式是保极值、线性精确和二阶收敛的。而且在均匀的矩形网格上, 修正的逆距离加权格式与VOC格式等价, 从而对间断系数问题也是局部二阶收敛的。VOC格式可以用于单元中心型线性扩散格式和保正格式的节点值计算。数值算例表明对扭曲网格上的间断系数问题, VOC格式是二阶收敛的。采用VOC格式计算节点值的线性九点格式具有线性精确性和二阶收敛性, 采用VOC格式的保正格式也具有二阶收敛性。     

网格单元形状对数值计算的影响

实现了二维非结构化网格上的N-S方程的离散,编制了非结构化同位网格上的SIMPLE程序,针对CFD/NHT 中几个有基准解的问题进行了试算考核。结果表明,在步长基本相同的情况下,四边形网格的收敛速度和解的精度都优于 三角形网格,尤其是收敛速度更明显;使用考虑边界贴体特性的边界层网格,解的精度优于均匀网格。     

An improved monotone finite volume scheme for diffusion equation on polygonal meshes

We construct a new nonlinear monotone finite volume scheme for diffusion equation on polygonal meshes. The new scheme uses the cell-edge unknowns instead of cell-vertex unknowns as the auxiliary unknowns in order to improve the accuracy of monotone scheme. Our scheme is locally conservative and has only cell-centered unknowns. Numerical results are presented to show how our scheme works for preserving positivity on various distorted meshes. Specially, numerical results show that the new scheme is robust, and more accurate than the existing monotone scheme on some kinds of meshes.     

适应强扭曲网格的扩散方程时空二阶精度计算

以全局支撑算子方法为基础,通过引入面通量,构造了具有局部模板点的时空二阶精度格式。对于大变形扭曲网格,格式采用法向修正技术和合理的单元角体积计算方法,可以保持通量的精确性。算例表明该格式在非凸网格上能够精确获得线性解; 在非光滑网格上可以达到时空二阶精度; 能够较好地保持对称性; 并适合于三维非结构网格上的求解。     

An adaptive GRP scheme for compressible fluid flows

This paper presents a second-order accurate adaptive generalized Riemann problem (GRP) scheme for one and two dimensional compressible fluid flows. The current scheme consists of two independent parts: Mesh redistribution and PDE evolution. The first part is an iterative procedure. In each iteration, mesh points are first redistributed, and then a conservative interpolation formula is used to calculate the cell-averages and the slopes of conservative variables on the resulting new mesh. The second part is to evolve the compressible fluid flows on a fixed nonuniform mesh with the Eulerian GRP scheme, which is directly extended to two-dimensional arbitrary quadrilateral meshes. Several numerical examples show that the current adaptive GRP scheme does not only improve the resolution as well as accuracy of numerical solutions with a few mesh points, but also reduces possible errors or oscillations effectively.