求解二维浅水波方程的移动网格旋转通量法

为提高求解二维浅水波方程数值算法的分辨率,拟构造求解该方程的新算法:基于移动网格法,选用熵稳定数值通量函数,利用旋转不变性得到混合数值通量.该算法中,浅水波方程的数值求解和依据解的特性进行自适应疏密分布的网格计算过程交错进行.利用变分原理进行网格重构,新网格上的物理量采用二阶精度的守恒型插值公式计算,最终采用三阶强稳定Runge-Kutta法与满足热力学第二定律的熵稳定格式实现浅水波方程的数值求解.数值结果表明,新算法具有良好的间断捕捉能力,分辨率高.     

求解二维Euler方程的旋转通量混合格式

为提高求解二维Euler方程数值结果的分辨率,提出了一种旋转通量混合格式.该算法采用旋转通量法的类一维处理思想,通量函数选用满足热力学第二定律的熵稳定数值通量和具有良好鲁棒性的HLL数值通量耦合的混合格式,时间方向采用三阶强稳定Runge-Kutta方法进行推进.该旋转通量混合格式具有结构简单、分辨率高的优点,数值结果表明了该算法的良好特性.     

带源项浅水波方程的高分辨率熵稳定格式

提出了一种求解带源项浅水波方程的熵稳定格式.新格式利用通量限制函数将一阶熵稳定格式和高阶熵守恒格式结合,具有熵守恒格式和熵稳定格式的优点:在解的光滑区域具有高精度,在解的间断区域避免了非物理现象的产生,同时可以准确地捕捉激波,从而达到高分辨率的效果.利用新格式计算了一维和二维的经典算例,数值结果表明,新格式是模拟带源项浅水波方程的理想方法.     

基于AUSM分裂的二维通量分裂格式

基于对流迎风分裂思想构造的AUSM类格式具有简单、高效、分辨率高等优点,在计算流体力学中得到了广泛的应用.传统的AUSM类格式在计算界面数值通量时只考虑网格界面法向的波系,忽略了网格界面横向波系的影响.使用Liou-Steffen通量分裂方法将二维Euler方程的通量分裂成对流通量和压力通量,采用AUSM格式来分别计算对流数值通量和压力数值通量.通过求解考虑了横向波系影响的角点数值通量来构造一种真正二维的AUSM通量分裂格式.在计算一维算例时,该格式保留了精确捕捉激波和接触间断的优点.在计算二维算例时,该格式不仅具有更高的分辨率而且表现出更好的鲁棒性,可以消除强激波波后的不稳定现象.此外,在多维问题的数值模拟中,该格式大大地提高了稳定性CFL数,具有更高的计算效率.因此,它是一种精确、高效并且强鲁棒性的数值方法.     

有限体积KFVS方法在二维溃坝中的应用

本文采用了基于KFVS格式的有限体积方法 (FVM)求解了控制水流运动的二维浅水方程 ,建立了二维水坝瞬间溃坝的洪水演进模型 .并应用此模型模拟了二维非对称溃坝和对称溃坝情形下坝左下角有障碍物时的洪水波演进过程 .模拟结果表明该数学模型对二维浅水运动的模拟很有效 .     

基于非结构自适应网格的复合有限体积法

利用文献[1]中将Lax-Wendroff格式和Lax-Friedrichs格式整体复合作用构成二维无结构网格上的复合型有限体积法,同时利用Delaunay方法,根据流场流动特性变化的梯度值为指示器对网格进行加密和粗化,实现自适应,并将此方法应用到二维浅水波方程的求解上,进行了二维部分溃坝,倾斜水跃的数值实验.结果表明,该方法是一个计算稳定、能适应复杂的求解域、能很好地捕捉激波、且计算速度快的算法.     

求解二维浅水方程的一种高分辨率有限体积法

本文将一种van Albada型可微的限制器函数引入到二维浅水方程的求解中，发展了一种求解二维浅水方程的有限体积法．数值实验结果表明，该方法不仅计算精度高，而且较其它求解二维浅水方程的高精度有限体积法，在数值解的收敛性能方面大有改善．     

平面混合流拟序结构的直接数值模拟

采用高阶精度差分格式,求解二维可压缩N-S方程,直接数值模拟了可压缩平面混合流的二维拟序结构.给出了流动失稳、Kelvin-Helmholtz不稳定波的发展、展向大涡的卷起和相邻两涡卷对并,包括3次对并的发展过程.研究了平面混合流时-空的发展和可压缩效应对其发展的影响.     

求解浅水波方程的熵相容格式

提出了一种求解浅水波方程组的熵相容格式．在熵稳定通量中添加特征速度差分绝对值的项来抵消解在跨过激波时所产生的熵增,从而实现熵相容．新的数值差分格式具有形式简单、计算效率高、无需添加任何的人工数值粘性的特点．数值算例充分说明了其显著的优点．利用新格式成功地模拟了不同类型溃坝问题的激波、稀疏波传播及溃坝两侧旋涡的形成,是求解浅水波方程组较为理想的方法.     

二维瞬态热传导问题的无单元Galerkin法分析

采用无单元Galerkin(element-free Galerkin,EFG)法求解具有混合边界条件的二维瞬态热传导问题.首先采用二阶向后微分公式离散热传导方程的时间变量,将该问题转化为与时间无关的混合边值问题;然后采用罚函数法处理Dirichlet边界条件,建立了二维瞬态热传导问题的无单元Galerkin法;最后基于移动最小二乘近似的误差结果,详细推导了无单元Galerkin法求解二维瞬态热传导问题的误差估计公式.给出的数值算例表明计算结果与解析解或已有数值解吻合较好,该方法具有较高的计算精度和较好的收敛性.     

Well-balanced unstaggered central schemes for one and two-dimensional shallow water equation systems

We propose a new well-balanced unstaggered central finite volume scheme for hyperbolic balance laws with geometrical source terms. In particular we construct a new one and two-dimensional finite volume method for the numerical solution of shallow water equations on flat/variable bottom topographies. The proposed scheme evolves a non-oscillatory numerical solution on a single grid, avoids the time consuming process of solving Riemann problems arising at the cell interfaces, and is second-order accurate both in space and time. Furthermore, the numerical scheme follows a well-balanced discretization that first discretizes the geometrical source term according to the discretization of the flux terms, and then mimics the surface gradient method and discretizes the water height according to the discretization of the water level. The resulting scheme exactly satisfies the C-property at the discrete level. The proposed scheme is then applied and classical one and two-dimensional shallow water equation problems with flat or variable bottom topographies are successfully solved. The obtained numerical results are in good agreement with corresponding ones appearing in the recent literature, thus confirming the potential and efficiency of the proposed method.     

On a numerical flux for the shallow water equations

The finite volume scheme of Vijayasundaram and Osher-Solomon type for shallow water equations are proposed. The numerical results with discontinuous initial condition and the comparison with Lax-Friedrichs numerical flux are presented for homogeneous case. The extension of the method for the inhomogeneous case is described.     

Well-balanced central finite volume methods for the Ripa system

We propose a new well-balanced central finite volume scheme for the Ripa system both in one and two space dimensions. The Ripa system is a nonhomogeneous hyperbolic system with a non-zero source term that is obtained from the shallow water equations system by incorporating horizontal temperature gradients. The proposed numerical scheme is a second-order accurate finite volume method that evolves a non-oscillatory numerical solution on a single grid, avoids the process of solving Riemann problems arising at the cell interfaces, and follows a well-balanced discretization that ensures the steady state requirement by discretizing the geometrical source term according to the discretization of the flux terms. Furthermore the proposed scheme mimics the surface gradient method and discretizes the water height according to the discretization of the water level. The proposed scheme is then applied and classical one and two-dimensional Ripa problems with flat or variable bottom topographies are successfully solved. The obtained numerical results are in good agreement with corresponding ones appearing in the recent literature, thus confirming the potential and efficiency of the proposed method.     

Balance-characteristic scheme as applied to the shallow water equations over a rough bottom

The CABARET scheme is used for the numerical solution of the one-dimensional shallow water equations over a rough bottom. The scheme involves conservative and flux variables, whose values at a new time level are calculated by applying the characteristic properties of the shallow water equations. The scheme is verified using a series of test and model problems.     

A Well-Balanced HLL Scheme for Hyperbolic Conservation Systems With Source Terms北大核心CSCD

针对含源项的双曲守恒方程给出了一种新的有限体积格式.经典的有限体积格式不能正确地模拟对流通量项和外力之间的平衡所产生的动力学问题.为解决这个问题,仿照经典的HLL近似Riemann求解器设计思路设计了含源项的近似Riemann求解器.针对含重力源项的一维流体Euler方程和理想磁流体方程,通过对通量计算格式的修正得到了保平衡HLL格式（WB-HLL）,并给出了保平衡的证明.针对一维Euler方程和理想磁流体给出了两个算例,比较了传统HLL格式和提出的WB-HLL格式的计算精度.计算结果表明,WB-HLL格式精度更高,收敛更快.     

广义sine-Gordon方程高精度隐式紧致差分方法

本文研究一类二维非线性的广义sine-Gordon(简称SG)方程的有限差分格式.首先构造三层时间的紧致交替方向隐式差分格式,并用能量分析法证明格式具有二阶时间精度和四阶空间精度.然后应用改进的Richardson外推算法将时间精度提高到四阶.最后,数值算例证实改进后的算法在空间和时间上均达到四阶精度.