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.     

三维多介质欧拉有限体积格式的混合算法

对于多介质欧拉方法，混合网格物理量的计算是其难点和关键点之一。这里提出的方法是运用Yonugs界面重构技术确定出混合网格内物质的界面，界面确定后，混合网格内每一部分可能是非规则的四面体、五面体、六面体或七面体，采用对非规则区域适应性很强的有限体积法对每一部分分别进行计算。这种方法虽然比较复杂，但是它兼有拉氏方法的优点，因此计算出的混合网格内每一部分物质的物理量比较精确。     

非结构四边形网格下的一类保对称有限体元格式

针对定常扩散问题,在非结构四边形网格下,通过选取特殊的控制体和有限体元空间,建立两种保对称有限体元格式,在拟一致网格剖分下,当扩散系数光滑时,证明有限体元解函数在L²和H¹范数下均具有饱和误差阶.数值实验验证理论结果的正确性,同时表明新格式对扭曲大变形四边形网格、间断系数问题具有较强的适应性.在正交网格下,第二种格式对流(flux)函数在单元中心点的值还具有超逼近性.     

三维多介质欧拉方法混合网格的有限体积计算格式

在采用Youngs界面重构技术的基础上，对三维欧拉方法混合网格的计算格式进行了研究。运用Youngs技术确定界面后，混合网格内每一部分物质一般不再是正规的六面体结构，可能是非规则的四面体、五面体、六面体或七面体。本文采用对非规则网格适应性很强的有限体积法对每一部分分别进行计算，给出了混合网格内每种物质的压力、速度、能量等的计算公式，比较有效地解决了混合网格的计算问题。     

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。     

空间差分格式对有限体积法数值散射的影响

数值散射是辐射传递方程近似算法中最常见的离散误差。本文主要讨论空间差分格式对有限体积法数值散射的影响。构造激光平行及倾斜入射的物理模型,验证和比较阶梯格式、中心差分格式及指数格式下温度场的计算精度及数值散射特性。计算结果表明,在激光平行入射与倾斜入射两种情况下,阶梯格式引起的的数值散射比菱形格式及指数格式要多,但其计算精度高于菱形及指数格式。不同激光入射条件下,各种差分格式表现出的数值散射分布有明显的差异。     

加权ENO格式的构造及数值模拟

将加权ENO格式推广到非结构三角形网格上,构造了一类加权ENO有限体积格式,提出的插值多项式的构造方式,可以减少计算时间.对于出现的病态方程组,给出了解决方法.此外还给出了插值点的选取方式及加权因子的构造方法.结合三阶TVD Runge Kutta时间离散,对二维欧拉方程组进行了数值试验.     

SAMR网格上扩散方程有限体格式的逼近性与两层网格算法

针对结构自适应加密网格(SAMR)上扩散方程的求解,分析几种有限体格式的逼近性,同时设计和分析一种两层网格算法.首先,讨论一种常见的守恒型有限体格式,并给出网格加密区域和细化/粗化插值算子的条件;接着,通过在粗细界面附近引入辅助三角形单元,消除粗细界面处的非协调单元,设计了一种保对称有限体元(SFVE)格式,分析表明,该格式具有更好的逼近性,且对网格加密区域和插值算子的限制更弱;最后,为SFVE格式构造一种两层网格(TL)算法,理论分析和数值实验表明该算法的一致收敛性.     

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....     

A Positivity-Preserving Finite Volume Scheme for Nonequilibrium Radiation Diffusion Equations on Distorted Meshes

In this paper, we propose a new positivity-preserving finite volume scheme with fixed stencils for the nonequilibrium radiation diffusion equations on distorted meshes. This scheme is used to simulate the equations on meshes with both the cell-centered and cell-vertex unknowns. The cell-centered unknowns are the primary unknowns, and the element vertex unknowns are taken as the auxiliary unknowns, which can be calculated by interpolation algorithm. With the nonlinear two-point flux approximation, the interpolation algorithm is not required to be positivity-preserving. Besides, the scheme has a fixed stencil and is locally conservative. The Anderson acceleration is used for the Picard method to solve the nonlinear systems efficiently. Several numerical results are also given to illustrate the efficiency and strong positivity-preserving quality of the scheme.     

基于SIMPLE的紧致方法

通过泰勒展式系数匹配的方法发展了基于非等距网格的有限容积紧致格式,采用延迟修正的方法建立了基于SIMPLE的紧致方法,,该方法能够得到高精度的数值解,增加迭代求解代数方程组的稳定性。对底部加热的方腔内自然对流换热问题进行数值模拟,结果表明,紧致方法比二阶中心差分方法具有更高的精度。     

一种基于磁通和电磁能流的磁扩散问题求解格式

针对一维磁场扩散问题设计一种显式的有限体积离散格式。格式的第一个特征是不仅将磁场的扩散表达为单元边界上的磁通流, 同时将能量方程中的欧姆加热也表达为单元边界上的电磁能量流, 该特征能够更好地保证磁场能与内能的总量守恒。格式的第二个特征是将单元边界上的磁通量和电磁能通量进行截断, 在极端电阻率存在的磁扩散问题求解过程中, 该特征能够一定程度上放宽稳定性条件对显式格式时间步长的限制。     

基于有限体积虚拟区域方法的两相流动直接模拟

为提高计算效率，提出有限体积法离散下的虚拟区域颗粒两相流动直接模拟方法.在控制方程中加入相应的虚拟区域源项，保证了颗粒内部的刚体运动特性.该源项中含有颗粒信息部分及流体信息部分.在每次迭代后，对源项中的流体信息部分进行更新，从而更好地保证颗粒内速度的刚体分布.计算静止颗粒圆柱绕流及单个颗粒的沉降过程，验证了算法的准确性.     

基于近似Riemann解的有限体积ALE方法

研究二维平面坐标系和二维轴对称坐标系中四边形网格上可压缩流体力学的有限体积ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法.数值方法采用节点中心有限体积法,数值通量采用适用于任意状态方程的HLLC(Harten-Lax-Van Leer-Collela)通量.空间二阶精度通过用WENO(weighted essentially non-oscillatory)方法对原始变量进行重构获得,时间离散采用两步显式Runge-Kutta格式.数值例子显示,方法具有良好的激波分辨能力和高精度的数值逼近能力.     

Discrete Maximum Principle Based on Repair Technique for Finite Element Scheme of Anisotropic Diffusion Problems

In this paper, we construct a global repair technique for the finite element scheme of anisotropic diffusion equations to enforce the repaired solutions satisfying the discrete maximum principle. It is an extension of the existing local repair technique. Both of the repair techniques preserve the total energy and are easy to be implemented. The numerical experiments show that these repair techniques do not destroy the accuracy of the finite element scheme, and the computational cost of the global repair technique is lower than the local repair technique when the diffusion tensors are highly anisotropic.     

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...