一个磁流体力学中心型数值通量的耗散控制器

提出一种针对磁流体力学模拟中中心型数值通量的耗散控制器.由于磁流体力学方程组较为复杂,中心型数值通量不需要复杂的特征分解,因而中心型数值格式更适合磁流体力学的数值模拟.但是稳定单调的中心型数值通量比迎风型数值通量耗散大,对此,提出一种控制中心型数值通量数值耗散的控制器.将这个耗散控制器应用于以局部Lax-Feiedrichs格式通量为例的中心型数值通量.两个基准解的数值算例证明方法有效.     

一种基于AUSM分裂的真正多维HLL格式

文章给出了一种真正多维的HLL Riemann解算器.采用AUSM分裂将通量分解成为对流通量和压力通量, 其中对流通量的计算采用迎风格式, 压力通量的计算采用HLL格式, 且将HLL格式的耗散项中的密度差用压力差代替, 从而使得格式能够分辨接触间断.为了实现数值格式真正多维的特性, 分别计算了网格界面中点和角点上的数值通量, 并且采用Simpson公式加权组合中点和角点上的数值通量得到网格界面的数值通量.为了减少重构角点处状态时的模板宽度, 计算中采用基于SDWLS梯度的线性重构获得2阶空间精度, 而时间离散采用2阶保强稳Runge-Kutta方法.数值实验表明, 相比于传统的一维HLL格式, 文章的真正多维HLL格式具有能够分辨接触间断, 以及更大的时间步长等优点.与其他能够分辨接触间断的格式(例如HLLC格式)不同, 真正多维的HLL格式在计算二维问题时不会出现激波不稳定现象.      

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。     

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.     

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.     

带副翼的翼身组合体绕流的Euler和N-S方程解

将对接分区网格与分区求解算法结合,有效地求解了带副翼偏转的翼身组合体绕流的N S方程.数值方法中选用VanLeer分裂格式离散无粘通量项,采用中心差分格式来离散粘性通量项.分区交界面采用了一种满足通量守恒的内边界耦合条件.数值算例表明该方法是求解带操纵面偏转的翼身组合体绕流的有效方法.     

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.     

混合通量差分格式的比较

系统研究了几种混合通量差分格式的构造方法和耗散模型,分别对低速平板绕流、二维跨音速喷管流动和高超音速钝头体无粘绕流进行了数值模拟,结合先进的EASM湍流模型对格式的粘性分辨率和激波稳定性进行了细致的比较分析.结果表明混合通量差分格式兼顾了FDS和FVS格式的优点,具有较高的间断分辨率和数值稳定性.     

球几何中子输运保正线性间断有限元格式

针对球几何中子输运方程线性间断有限元方法计算的负中子通量问题,构造了保正线性间断有限元格式,该格式保持中子角通量0阶矩和1阶矩。现有方法计算中子角通量非负时,采用传统的线性间断有限元方法,求解线性方程组;原方法计算出现负通量,则采用构造的保正格式,求解非线性方程组。编制了球几何中子输运问题保正格式程序模块,并集成到应用程序。数值算例表明构造的保正格式计算的中子通量非负,有效降低数值误差,提高数值计算的精度。     

利用通量限制思想改进紧致格式

利用通量限制思想改进紧致格式计算有间断流场的性能,并设计出一种限制器,该限制器被运用在一系列3至8阶的紧致格式上.数值实验表明,通量限制型紧致格式不仅具有较高的精度和分辨率,而且还能有效地抑制非物理振荡,适用于各种高低Mach数的流动,捕捉到的流场间断所占网格点数少.     

A LAX-WENDROFF TYPE SCHEME WITH PREDICTOR-CORRECTOR

In this paper a Lax-Wendroff type scheme with predictor-corrector is presented for solving the hyperbolic equations of fluid flow. The predictor solutions without introducing nonphysical oscillation are obtained by the method of flux vector splitting. The numerical flux of the corrector step is an anti-diffusive term, on which contraints are imposed to decrease the oscillation. Numerical experiments are presented to illustrate the performance of our proposed scheme.     

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.     

非线性Schrdinger方程的直接间断Galerkin方法

讨论一维和二维非线性Schrdinger(NLS)方程的数值求解.基于扩散广义黎曼问题的数值流量,构造一种直接间断Galerkin方法(DDG)求解非线性Schrdinger方程.证明该方法L2稳定性,并说明DDG格式是一种守恒的数值格式.对一维NLS方程的计算表明,DDG格式能够模拟各种孤立子形态,而且可以保持长时间的高精度.二维NLS方程的数值结果显示该方法的高精度和捕捉大梯度的能力.     

具有TVD性质的三阶精度GODUNOV格式在粘性流场计算中的应用

本文发展了一种具有TVD性质的三阶精度的Godunov格式。隐式部分采用迎风对角线形隐式近似因式分解法。并引入了粘性通量的简化算法。显式部分采用三阶精度TVD格式。为进一步增强格式的稳定性及对间断的捕捉能力,在单元边界上构造Riemann问题。应用上述方法对某型涡轮高压级及压气机进行了数值模拟。     

二维翼型跨音速绕流的数值模拟

本文结合高精度TVD格式的数值通量和时间进展多步法给出了一种求解定常流问题的数值方法。同时给出一些特殊处理来加快数值解的收敛速度。本文用以上方法计算了翼型跨音速绕流问题,结果表明此方法具有分辨率高,收敛速度较快之性质。     

Explicit and implicit finite difference schemes for fractional Cattaneo equation

In this paper, the numerical solution of fractional (non-integer)-order Cattaneo equation for describing anomalous diffusion has been investigated. Two finite difference schemes namely an explicit predictor–corrector and totally implicit schemes have been developed. In developing each scheme, a separate formulation approach for the governing equations has been considered. The explicit predictor–corrector scheme is the fractional generalization of well-known MacCormack scheme and has been called Generalized MacCormack scheme. This scheme solves two coupled low-order equations and simultaneously computes the flux term with the main variable. Fully implicit scheme however solves a single high-order undecomposed equation. For Generalized MacCormack scheme, stability analysis has been studied through Fourier method. Through a numerical test, the experimental order of convergency of both schemes has been found. Then, the domain of applicability and some numerical properties of each scheme have been discussed.     

一类新型激波捕捉格式的耗散性与稳定性分析

高超声速流动是高复杂性的可压缩黏性流动, 其中存在激波、剪切层、激波/激波干扰、激波/边界层干扰、旋涡与分离流动等复杂流场结构. 对其进行准确模拟需要使用低耗散、强鲁棒性的激波捕捉方法. 本文基于一类新型的通量项分裂方法, 提出了一种耗散低且鲁棒性好的激波捕捉格式K-CUSP-X. 对该格式的耗散性和激波稳定性进行了详细的理论分析, 得到了格式激波稳定的数值条件. 推论认为, 迎风格式激波稳定的充分条件为速度扰动量具有衰减性, 数值实验验证了该推论. 研究表明, 该格式与Toro提出的通量分裂格式K-CUSP-T相比, 在保证精确捕捉接触间断的同时, 又具有更好的稳定性, 在激波处不会产生“红玉”现象.     

Efficient well-balanced hydrostatic upwind schemes for shallow-water equations

The proposed work concerns the numerical approximations of the shallow-water equations with varying topography. The main objective is to introduce an easy and systematic technique to enforce the well-balance property and to make the scheme able to deal with dry areas. To access such an issue, the derived numerical method is obtained by involving the free surface instead of the water height and this produces the scheme well-balanced independently from the numerical flux function associated with the homogeneous problem. As a consequence, we obtain an easy well-balanced scheme which preserves non-negative water height. When compared with the well-known hydrostatic reconstruction, the presented topography discretization does not involve any max function known to introduce some numerical errors as soon as the topography admits very strong variations or discontinuities. A second-order MUSCL accurate reconstruction is adopted. The proposed hydrostatic upwind scheme is next extended for considering 2D simulations performed over unstructured meshes. Several 1D and 2D numerical experiments are performed to exhibit the relevance of the scheme.