RKDG有限元法求解一维拉格朗日形式的Euler方程

描述一种新的求解Euler方程的拉格朗日格式,该格式用Runge-Kutta Discontinuous Galerkin(RKDG)方法在拉格朗日坐标系求解Euler方程,剖分网格随流体运动.新格式不仅保证流体的质量、动量和能量守恒,而且能够在时间和空间上同时达到二阶精度.数值算例表明在一维情况,随着拉氏网格的移动和改变,格式在时间和空间上仍保持二阶精度,并且没有数值震荡.     

多分量流计算的高分辨KFVS有限体积方法

论及高分辨分子动力学通向量分裂(KFVS)有限体积方法的推广。在方法中提出了适当修改Maxwell平衡分布用以修复Euler方程。基于熟知的Euler方程与Boltzm方程的关系，提出了一类求解多分量Euler方程的高分辨分子动力学通向量分裂(KFVS)有限体积方法。应用该方法不需要求解任何Riemann问题或求解附加的非守恒压力方程也不需要任何非守恒修正。数值计算表明，数值解在物质界面附近无振荡，激波速度也正确，显示出方法的高精度及其稳健性。     

Richtmyer-Meshkov不稳定性湍流混合数值模拟

采用PPM方法数值求解Euler方程；采用Shyue提出的考虑压力平衡的混合网格状态方程的处理方法，完成R-M不稳定性问题后期混合的数值模拟。界面不稳定性后期混合具有明显的三维特征，二维计算不能分辨后期混合流体团之间三维扭曲拉伸现象，因此要求三维数值模拟。另一方面，界面不稳定性后期，通过非线性作用，小尺度运动被充分激发，必须模拟从大尺度到小尺度的级串现象，因此数值模拟要求很高的空间分辨率，要求大规模数值计算。由此我们采用MPI、应用区域分解方法完成程序并行化，并行程序具有较好的可扩展性。     

辐射扩散方程的自适应坐标变换方法

借鉴自适应坐标变换流体力学方法和其他一些有益工作，研究辐射扩散方程的自适应坐标变换方法，并考虑辐射扩散和流体力学耦合的辐射流体力学问题。对辐射扩散方程和一般二维对流扩散方程，从积分和微分形式出发，导出自适应坐标变换下的等价形式，对数值离散格式进行初步讨论。对二维三温辐射扩散方程，采用时空有限体积方法，进行数值离散；利用局部函数近似离散扩散算子。利用合理的进程分裂，简化耦合问题的计算。     

自相似Euler方程的数值方法

Euler方程某些问题的解具有自相似特点，可以使用更准确的方法求解.提出了两种数值方法，分别称为自相似和准自相似方法，新方法可以使用现有守恒律方程的数值格式，无须设计特殊方法.对一维激波管问题、二维Riemann问题、激波反射以及激波折射问题进行了数值计算.对自相似Euler方程，一维计算结果显示数值解基本等同于精确解，二维结果也比现有文献计算的结果有更高的分辨率.对准自相似Euler方程，新方法可以求解不具有自相似性但接近自相似的问题，并在计算时间足够长时可以取得自相似Euler方程的效果.数值求解自相似Euler方程对自相似问题的研究，高分辨率、高精度格式的设计乃至Euler方程的精确解都有重要启示.      

非结构网格RKDG有限元方法求解多介质界面问题

在流体力学方程数值模拟中，多介质界面的计算是一个非常重要的问题。已有的数值模拟多采用Lagrange方法。但是，当计算长时间问题时，Lagrange方法会产生网格扭曲，进而使计算无法进行下去。另外一种是采用Euler方法，Euler方法应用于多介质流体力学，首要问题是界面捕捉，即将不同区域介质界面描述清楚，这样才能使得多介质流体计算时，不会发生流体的非物理振荡。     

用代数多重网格法求解一维分裂格式的Euler方程

提出了代数多重网格法(AMG)的一种新算法。新算法改进了插值公式和粗网格方程,并把它应用到求解一维的分裂格式Euler方程。数值结果表明,对于具有高CFL条件数的Euler方程,代数多重网格法可以求解;对于Gaus-Seidel方法求解不能收敛的代数方程组,代数多重网格法求解可以收敛。新算法改进了代数多重网格法的收敛性和扩展了它的应用范围,数值结果表明了它的有效性和强壮性。     

不规则对接网格的分区求解计算

采用一种保持通量守恒的不规则对接网格分区求解中交界面耦合条件的计算方法, 结合有限体积法求解了Euler 方程, 无粘通量取用Van Leer 分裂格式, 构造了一种限制器以实现格式的二阶精度和TVD 性质, 并给出数值算例。     

强爆炸火球辐射流体自适应网格高精度数值模拟

提出一种自适应网格方法,应用于基于Euler方法的强爆炸辐射流体高精度数值求解.通过与Zinn数值结果对比,验证该方法的正确性.研究自适应网格对冲击波和光辐射输出模拟精度的影响,对比不同网格尺度下的计算耗时.在相同的条件下,使用自适应网格与均匀网格加密3倍得到的冲击波超压分布、光辐射输出演化接近,计算效率提升约8.5倍...     

流场/电磁场的数值优化计算

采用矢通量分裂方法计算了绕翼型的时域电磁散射场特性及雷达散射截面积(RCS)。采用VanLeer矢通量分裂格式求解Euler方程方法计算了绕翼型的气动特性。并用一种简单而有效的数值优化方法对流场解和电磁场解进行了综合优化计算     

自适应坐标变换方法

提出求解流体力学Euler方程的自适应坐标变换方法,它们保持网格夹角近似不变、保持物质界面为Lagrange描述,且使得网格速度与流体速度的差在最小二乘意义下达到极小.所提出的新坐标系能自适应于流体流场的若干重要特性.     

多介质流的高分辨率Euler方法

在多介质流动问题中,不同介质有不同的状态方程。这使通量成为间断函数,从而没有通量的Jacobi矩阵。而用Euler坐标系描述的方程组的很多高分辨率格式都要用到Jacobi矩阵及其特征值和特征向量,即要求通量连续可微。因此必须重新处理整个守恒律方程组。对于γ气体问题将γ看作一个新未知量并增加一个守恒方程,从而使整个方程组的通量成为光滑函数,为高分辨率格式的构造铺平了道路。由于真实流动只遵守三个守恒律,多加的一个守恒律虽然对偏微分方程组没有影响,但对差分方程数值解有影响。这一点在数值实验中已有表现。提出了一个方案将这一影响尽量消除。所用格式可完全照搬单介质流动的任何现有格式。对一维多介质流动Euler方程组的激波管问题的数值实验表明这样处理所构造的格式具有同单介质流动问题同样的效果。     

多分量流计算的高分辨KFVS有限体积方法

论及高分辨分子动力学通向量分裂（ＫＦＶＳ）有限体积方法的推广。在方法中提出了适当修改Ｍａｘｗｅｌｌ平衡分布用以修复Ｅｕｌｅｒ方程。基于熟知的Ｅｕｌｅｒ方程与Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程的关系提出了一类求解多分量Ｅｕｌｅｒ方程的高分辨分子动力爱向量分裂（ＫＦＶＳ）有限体积方法,应用该方法不需要求解任何Ｒｉｅｍａｎｎ问题或求附加的非守恒压力方程也需要任何非守恒修正。数值计算表明,数值解在物质界面附近无振荡,     

求解二维Euler方程有限单元边插值的降维重构算法

数值求解二维Euler方程的有限体积法（如k-exact，WENO重构、紧致重构等），无一例外地要进行耗时的网格单元上的二维重构.然而这些二维重构最后仅用于确定网格单元边界上高斯积分点处的解值，单元上二维重构似乎并非必需的.因此，文章提出用网格边上的一维重构来取代有限体积法中网格单元上的二维重构，分别在一致矩形网格和非结构三角形网格上发展了基于网格边重构的求解二维Euler方程的新方法，称为降维重构算法.数值算例表明该算法可以计算有强激波的无黏流动问题，且有较高的计算效率.      

一种求解流体力学方程组的自适应显式时间积分算法及其应用

针对交替方向显式离散格式,提出一个基于结构网格局部加密技术(SAMR)的求解流体力学方程组的自适应时间积分算法;基于该算法,在JASMIN框架上研制多介质流体力学并行自适应数值模拟程序;在512个处理器上模拟惯性约束聚变中的二维内爆模型.数值模拟结果和并行性能分析显示了算法的正确性和并行实现的高效率.     

基于CE/SE方法的二维Euler型多物质流体弹塑性问题计算

将CE/SE方法推广到二维固体流体弹塑性问题的数值计算,同时结合杂交粒子水平集方法追踪物质界面和合适的边界条件,提出一套完整的二维Euler型流体弹塑性计算方案.通过长钨杆侵彻装甲钢实验的数值模拟,对方法的精度和有效性进行验证.     

多介质流模拟的Runge-Kutta控制体积间断有限元方法（英文）

构造可用于多介质流数值模拟的Runge-Kutta控制体积(RKCV)间断有限元方法.对于多介质流模拟,使用线性和非线性的Riemann问题解法器计算界面处的数值流通量.该方法是一种高精度的数值方法且可以保证流体的局部守恒.数值结果表明,即使是利用线性Riemann问题解法器的计算格式也可获得较好的数值结果.与Runge-kutta间断Galerkin方法的比较展示了本文构造算法的优势.     

大气压介质阻挡丝状放电时空演化数值模拟

通过数值求解二维流体方程，在均匀的初始条件下研究了大气压丝状放电的整体时空演化.通过模拟可以发现，在丝状放电的时空演化过程中，各条放电通道在不同位置相继发生击穿，且放电通道有遍历整个放电空间的趋势.在一定条件下，放电通道还会发生分裂与合并现象，其中放电通道的分裂导致了放电空间中放电通道的增加，而放电通道的合并则提供了一条放电空间中放电通道减少的途径.研究还表明，介质表面电荷是影响丝状放电整体时空演化的关键因素之一. 关键词： 介质阻挡放电 丝状放电 数值模拟 时空演化     

求解Euler方程的空间—时间守恒格式

本文在CE／SE方法的基础上，提出了空间－时间守恒（STC）格式，其特点是构造简单，物理概念清晰，守恒性好，计算速度快且精度高，容易推广到多维流动及粘性流动。通过对二维Euler方程STC格式的介绍，可以看出这一方法的主要特点。与其它格式的计算结果或精确解相比较表明，用STC格式计算的结果是令人满意的。     

自适应多分辨率方法在反应多相流数值模拟中的应用

将自适应多分辨率方法应用到刚性气体状态方程CJ模型的数值模拟,采用多相流问题的守恒锐利界面格式,通过level-set方法和虚拟流体方法来追踪和处理界面,能够很好地处理时间尺度较大的界面交互问题.利用金字塔型数据结构和多分辨率自适应方法,提高算法的存储效率和计算效率.给出一维和二维的数值算例,证明该算法在反应多相流数值模拟中的稳定性和高效性.