高分辨率激波捕捉格式及其CFD应用

在曲线坐标下将高分辨率AUSMPW激波捕捉格式扩展到三维问题。为了提高计算精度,采用三阶MUSCL格式,将AUSMPW格式与隐械时间推进法LU－SGS方法结合,应用于可压缩无粘和有粘流动的数散模拟,计算结果与文献中计算结果和实验数据相符,并将该格式与CD、TVD、FVS和FD格式进行了比较。     

粘性物质中正激波稳定性分析

用线性稳定性理论,分析粘性物质中的正激波稳定性问题.粘性物质中任意强度的一维激波,其稳定性问题可归结为处理复数范围内的特征值问题,该特征值问题由两个一阶常微分方程及一个二阶常微分方程构成.这些常微分方程的系数依赖于流动的基本流场的物理量及其梯度.所获得的特征值问题由一个四阶精度的有限差分离散求解.分析考虑物质粘性的金属铝中的正激波稳定性,可以看出,正激波运动是稳定的,并且激波速度对波前和波后的小扰动量的衰减有相反的作用,而物质粘性有致稳的作用.     

λ格式及其改进

本文利用λ格式做了两个典型的一维流体力学问题的数值模拟。由于λ格式色散效应过强,出现非线性不稳定性,笔者针对这一现象给出了λ格式的改进格式,所得结果比较令人满意。     

高分辨率熵相容格式及其在激波流动中的应用

为解决熵守恒格式在激波附近出现数值振荡的问题,本文将熵相容格式与MUSCL格式相结合,提出一种既能适合于激波问题、又不依赖于传统人工黏性经验模型的高分辨率熵相容格式,通过对多个激波问题的数值计算,并对比二阶中心格式、熵守恒格式、熵相容格式和高分辨率熵相容格式的计算结果,发现:熵相容格式具有较好的激波捕捉能力,有效解决了熵守恒格式在激波附近的数值振荡问题;MUSCL重构格式进一步提高了熵相容格式的数值模拟能力,既能精确捕捉激波附近的流动细节,又在光滑区保持二阶精度;在对比的四种格式中,本文提出的高分辨率熵相容格式对激波问题的预测性能最佳。该项工作对发展激波湍流相互作用模型、提高跨/超音速叶轮机械流动预测精度具有理论价值和应用潜力。     

一种Spalart-Allmaras模型在激波/湍流边界层干涉中的改进

本文通过分析马赫2.25的斜激波/平板边界层干涉的DNS数据,对其中的湍动能输运特性进行了研究,表明压力梯度使湍动能在分离区增强。在此基础上,本文用当地密度、速度和动力黏性系数对压力梯度进行了无量纲化,将无量纲化的压力梯度引入到Spalart-Allmaras(S-A)模型的生成项和耗散项中,得到了改进的S-A模型。在超音速斜激波/边界层干涉和压缩角流动中的计算表明,改进提高了S-A模型对激波/边界层干涉流动的预测准确度。     

协调多时次差分格式及其稳定性

提出对求解常微分方程的各种数值算法，可以建立与之相协调的多时次差分格式.并从数学 上给出了一个其计算稳定性的充分条件，同时提出了一种改进的最小二乘法来拟合自忆系数 ，以期在实际计算过程中既可以改善计算效果，同时也可使其稳定性得以保障. 关键词： 协调多时次差分格式 计算稳定性 最小二乘法     

辛差分格式的守恒量及其稳定性

讨论了Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统辛差分格式守恒量的存在性问题以及它们与辛差分格式的稳定性间的关系。结果表明，辛差分格式使Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统的所有守恒量随时间没有线性变化。一般情况下，差分格式稳定，其守恒量收敛。     

一种高精度差分格式

在微分－Ｔｈｏｍｐｓｏｎ变换结合时域有限差分技术计算复杂目标的电磁散射特性的方法中，差分格式的构造和选取与解的精度存在着密切关系。提出一种新的高精度差分格式，其数值实现进一步证实了该方法能精确模拟任意形状目标的电磁磁射过程。     

一种新的LU型隐式格式及其应用

发展了一种新的ＬＵ型隐式格式。新格式除包含ＬＵ－ＳＧＳ格式全部特色外，尽管采用了相似变换而不是近似处理来精确地构造通量矢量的迎风Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，仍可避免块对角矩阵求逆．且左端项仍可保持矢量化处理。新格式显示出更快的收敛性和更高的稳定性且没有多余的数值耗散和自由参数，尤其适用于求解三维非定常流动问题。     

一种利用激波进行落点测量的新方法

目前用于确定弹刃或导弹落点的声测方法多数是基于这样一个假定：其所发出的声波是一个平面波。但当其下落速度大于声速时,这个假定就不成立了,这时产生了一个锥面激波＾（４）,本文介绍了一种利用正方形基阵对其进行测量的方法。     

一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进

根据Kerckhoff准则, 从选择明文攻击和选择密文攻击出发, 对一种超混沌图像加密算法进行分析,结果表明该算法密钥流与明文无关,并且一个明文字节只能影响一个密文字节,导致利用选择明文攻击和选择密文攻击能够以很小的计算代价破译密文.基于此,本文提出一种改进的超混沌图像加密算法,并进行了统计分析、差分分析、相关性分析及密钥敏感性测试.理论分析及仿真结果表明,改进算法不仅可以抵御选择明文攻击和选择密文攻击,而且具有较好的统计特性及差分特性等密码学特性. 关键词： 超混沌 选择明文攻击 选择密文攻击 Matlab分析     

一种光学平台的力学稳定性分析

光学平台稳定性使用要求很高，结构形式复杂，使用环境苛刻，受不同类型载荷作用，对结构设计和加工工艺的要求非常严格。介绍了利用ANSYS结构分析软件对该光学平台在不同的简化结构条件下的计算机数值模拟结果，为其工程研制提供了理论依据。     

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.      

改进的三阶WENO-Z+格式及其应用

为改善三阶WENO格式的耗散特性,提高其对流场结构的分辨率,在三阶WENO-Z+格式（WENO-Z+3）基础上,构造不同形式的全局光滑因子,提出一种改进的WENO-Z+3格式（NWENO-Z+3）.选取Sod激波管、双爆轰波碰撞、激波与熵波相互作用、双马赫反射等经典算例,考察该格式的计算性能,结果表明：NWENO-Z+3格式具有更低耗散性和更高的分辨率.数值研究柱形高压气体爆炸波在单舱室和连通舱室内部的传播过程及波系演化.结果表明：改进格式NWENO-Z+3能够较好地模拟包含高压比、高密度比的爆炸波系结构.     

一种高精度的修正Hermite-ENO格式

设计一种基于三单元具有六阶精度的修正Hermite-ENO格式（CHENO）,求解一维双曲守恒律问题.CHENO格式利用有限体积法进行空间离散,在空间层上,使用ENO格式中的Newton差商法自适应选择模板.在重构半节点处的函数值及其一阶导数值时,利用Taylor展开给出修正Hermite插值使其提高到六阶精度,并设计了间断识别法与相应的处理方法以抑制间断处的虚假振荡;在时间层上采用三阶TVD Runge-Kutta法进行函数值及一阶导数值的推进.其主要优点是在达到高阶精度的同时具有紧致性.数值实验表明对一维双曲守恒律问题的求解达到了理论分析结果,是有效可行的.     

星系磁场和星系激波演化的一种模式

本文求解了二维不定常磁流体力学方程组,从而讨论星系磁场和星系激波的起源和演化过程。初始均匀的磁场将缠卷而在星系盘中形成螺旋形的结构,其中磁场和星际气体是冻结在一起的。分析了星际磁场对形成星系激波的影响。由于磁场不是很强,它对星系激波的影响不是非常强。     

一种提高极值点处精度的三阶WENO-Z改进格式及应用

高精度、高分辨率激波捕捉格式对含激波流场的数值模拟具有重要意义。为了提高三阶WENO-Z格式在极值点处的计算精度,首先通过理论推导给出三阶WENO格式满足收敛精度的充分条件。采用泰勒级数展开的方式,推导确定所构造格式的参数。通过精度测试证明改进格式在光滑流场区域能收敛到三阶精度。选用Sod激波管、Rayleigh-Taylor不稳定性等经典算例证实了提出的改进格式WENO-NN3相较其他格式(WENO-SJ3、WENO-Z3和WENO-N3)具有精度高、耗散低、对流场结构分辨率高的特性。     

黏性激波管的有限体积WENO格式数值模拟

本文采用OpenFOAM软件下实现的一种可实现任意阶数,可应用于非结构网格的有限体积WENO格式对黏性激波管问题进行模拟.模拟中对流项离散采用3阶精度、4阶精度该类WENO格式,网格形式采用结构网格和三角形非结构网格.结果表明,采用该类格式,三角形非结构网格的算精度、效率优于结构网格,3阶精度格式计算效率优于4阶精度....     

一种新的简化气动BGK格式

介绍了气动BGK格式的最新发展,在此基础上对原格式进行了适当简化.数值验证表明简化后的格式不但保留了原格式的强健性和自动满足熵条件等优点,而且算法更加简明,计算量更小.