关于计算二维不定常空气动力学问题的Русанов格式(一)

我们用Русанов格式计算一系列二维不定常空气动力学问题,本文主要针对缩短计算程序提出各种边界处理和内点格式统一起来的办法。 对[1]文没有讨论到的轴对称斜边界问题提出了处理办法并列出了具体差分格式。     

粘性流动有限差分计算的新策略 *

对粘性流动计算 ,提出有限离散单元流动的流体分析 (理论 )和耦合离散流体理论(CDFT)的差分格式 .利用CDFT差分格式计算Burgers方程和计算激波边界层干扰流动的数值实验表明 :对计算精度和计算效率的提高 ,CDFT格式比提高常用差分格式 (即离散流体力学方程得到的格式 )精度和改进常用格式形式等更有效 ,且运算量小 .     

计算空气动力学中一个新的激波捕捉法——耗散比拟法

在空气动力学方程的求解时,改进在激波附近数值解的分辨率是一重要研究课题.通常,人们通过差分方程的微分近似来研究差分格式的特性.本文通过启示性的分析方法讨论了在激波附近数值解的行为,分析了在一些格式的数值解中产生振荡的原因.参照差分方程的第一微分近似,定义了耗散比拟系数,构造了耗散比拟方程,给出了克服数值振荡的新方法.耗散比拟法不单启示了在激波附近数值解中产生振荡的原因,还预示了克服的办法.文中给出了四种改造耗散类比系数的方法.与流行的高分辨率格式相比,新发展的方法简单、直观、计算量小和有较强的激波捕捉能力.     

四个对激波与涡旋有高分辨率的计算格式的比较*

近十年来,计算非定常无粘可压气体力学Euler方程组的高分辨率差分格式有显着进展.本文选择四个近年受到重视的格式,用一较复杂的二维不定常问题作进一步的考验.所选算例为平面激波遇矩形障碍物初始阶段的绕射与反射.在挡板头部有两个尖角点,角点附近流场参量变化剧烈,会有中心稀疏波和集中涡的出现,要模拟好它们,就要求格式有较好的适应性.本文选择特殊的激波马赫数M_s=2.068,使静止坐标系下激波后流速恰为声速,并沿中心稀疏波区从角点发出的一条曲线也有这一现象,以考察各格式在方程组某一特征值恰为零时的计算特点,因零特征值可以使某些格式局部受损.计算结果的图形显示可表明四个格式在激波分辨率,格式粘性、膨胀波的计算、模拟非定常集中涡产生过程的能力等方面的性质.     

解四阶抛物型方程高精度紧致差分格式

针对四阶抛物型方程周期初值问题,提出了一个两层隐式差分格式和一个三层隐式差分格式.它们的局部截断误差分别为O((Δt)2+(Δx)4)和O((Δt)2+(Δt)(Δx)2+(Δx)4),其中Δt,Δx分别为时间步长和空间步长.误差分析和数值实验均表明,本文构造的差分格式比经典的Crank-Nicolson格式和Saul’ev构造的差分格式精度更高.从精度及稳定性方面考虑,本文构造的格式也比文[5]的显式格式要好.     

Lax-Wendroff差分格式和Rnsanov差分格式的比较

本文主要对二维不稳定流动绕障碍物问题用二阶精度的Lax-Wendroff格式计算,对此格式的边界和拐角也写出了差分格式。 对同样问题用一阶的Rnsanov格式进行了计算,把两者的结果和实验作了比较,并画出了数值计算的等压线,把两者数值计算结果和典型问题[1]进行比较,介绍这二种方法的改进[7][10]。     

解抛物型方程的一族高精度差分格式

1 引言 求解抛物型方程 u/t=u/x~2, 00, (1) 初边值问题的差分格式,精度高者当属[1]、[2]中的格式.本文对上述问题构造了一族三层(特殊情况下是两层)双参数、绝对稳定、高精度三对角线型的隐式格式,它不仅包含了[1]、[2]中所有的格式,而且还可以得到一个截断误差为O(Δt~3+Δx~4)的绝对稳定的差分格式,精度比[1]、[2]中的格式都高. 2 差分格式 设Δt为时间步长,Δx=L/M(M为正整数)为空间步长,网函数u(jΔx,nΔt )记为u_j~n,对     

一维不定常流方程的Harten解

为了利用一个二阶五点差分格式,对一维不定常流方程,计算强平面爆炸波遇不动固壁正反射的解,本文采用一定的技巧构造了边界和次边界的差分格式,并推算了初值的自模拟解析解.同时对初值的奇性提出了处理方法,从而满意地得到了这个较为困难问题的计算结果.本文提出和所利用的差分格式在处理激波间断问题方面具有实用意义.     

多维抛物型方程的分支绝对稳定的显式格式

其中及R={0≤x_i≤1,j=1,2,…,p),(?)R只为区域只的边界。 对多维抛物型方程(1)的差分解法,古典显式格式的稳定性条件为r=Δt/(Δx)~2≤1/2p,十分苛刻;古典隐式格式虽是无条件稳定,却需解线性方程组。因此两者的计算量都很大,且它们的精度较低,其局部截断误差仅为O(Δt+(Δx)~2)。因此,对多维抛物型方程而言,构造显式计算、稳定性能良好且精度较高的差分格式便具有十分明显的理论意义和实用价值。本文针对上述古典显式与隐式格式所存在的问题,构造一类对任何p维空间变量的抛物型方程(1)都适用的。分支绝对稳定的显式差分格式,其局部截断误差阶为O((Δt)~2+(Δx)~2),从而避免了解线性代数方程组,大大地减少了计算工作量,且精度较高。 令Δx_k=h_k=Δx=h=1/M(k=1,2,…p)表示空间方向步长,Δt=τ=[T/N]表示时间方向步长,M、N均为正整数。 为简便计,引入下列记号     

变截面激波管中波系的一个二维不定常Lagrangian算法及流动分析

本文用Lagrangian坐标计算二维不定常轴对称气流在变截面激波管内的流动,对管壁、对称轴、接触间断都定出了具体的计算格式。 Lagragian差分格式的优点是处理二种气体的分界面比较自然,因分界面随时间的进程是人们关心的问题。分界面的二侧是二种不同的气体,它们的状态方程自然也不一     

高阶Schrdinger方程双参数高精度恒稳差分格式

对高阶Schr dinger方程 u t=i( - 1 ) m 2mu x2m 构造一族含双参数的三层高精度隐式差分格式 .当参数α=1 /2 ,β =0时得到一个两层格式 .并证明了 :对任意非负参数α≥ 0 ,β≥ 0该格式都是绝对稳定的 ,并且其截断误差阶达到O( (Δt) 2 (Δx) 6) .数值例子表明 :本文所建立的差分格式是有效的 ,理论分析与实际计算相吻合     

时间空间均为二阶的新型NND差分格式

张涵信的研究表明,为了避免激波前后差分解的波动,在差分格式的改型方程中三阶导数的系数在激波上游必须是正的,而在激波下游则必须是负的.据此提出了一种新型的无波动、无自由参数耗散性的差分格式,它对时间和空间都是二阶的.证明了此格式是TVD的,而且是推广的二阶Годунов格式.在处理有激波的流场时,此格式是Lax-Wendroff格式的改进和推广.给出了若干算例,计算结果表明,此格式不仅无波动,而且具有形式紧凑、应用方便、分辨率高、稳定性准则中的Courant数较大的优点.     

解守恒律方程组的一类新差分格式

初值问题(1.1)的一个主要特点是:即使初值函数w_0(x)是充分光滑的,大范围的古典解也不一定存在.用激波捕捉法(即“穿行”法)数值求解(1.1)通常精度较低.六十年代出现了一些二阶精度的差分格式.例如Lax-Wendroff格式.但这些格式的差分解通常在激波等间断附近产生较大的过头和低亏现象.本文用一个二阶精度的差分格式修正     

三阶WENO-Z格式精度分析及其改进格式

首先通过理论推导给出了三阶WENO格式(WENO-JS3格式)满足收敛精度的充分条件.采用Taylor(泰勒)级数展开的方法,分析发现传统的三阶WENO-Z格式(WENO-Z3格式)在光滑流场极值点处精度降低.为了提高WENO-Z3格式在极值点处的计算精度,根据收敛精度的充分条件构造一种改进的三阶WENO-Z格式(WENO-NZ3格式),并综合权衡计算精度和计算稳定性确定所构造格式的参数.通过两个典型的精度测试,验证了WENO-NZ3格式在光滑流场极值点区域逼近三阶精度.选用Sod激波管、激波与熵波相互作用、Rayleigh-Taylor不稳定性、二维Riemann(黎曼)问题经典算例,进一步证实了本文提出的WENO-NZ3格式相较其他格式(WENO-JS3、WENOZ3、WENO-N3),不仅提高了计算精度,而且提高了对复杂流场结构的分辨率.     

双曲型方程组初边值问题的差分格式及应用实例

本文讨论两个自变量拟线性双曲型方程组初边值问题的数值解法,给出了几种能适用于任何情况的初边值问题的差分格式.并在很宽的条件下,证明了包括这些格式在内的几类变系数的格式对初值和边值是稳定的.文中用绝对稳定的初边值问题的二阶格式来精确计算强间断(激波、切向间断)的相互作用、激波的自动精确形成等复杂的物理过程.最后给出了其中的三个结果.更多的计算结果及方法在三个自变量下的推广见文献[1].     

解三维热传导方程的一种高精度的显格式

对解三维热传导方程利用待定参数方法构造出一种精度O(Δt2+Δx4+Δy4+Δz4)的高精度易于计算的显式差分格式,并给出了其稳定性,通过数值例子可见其精度较其它方法提高2～3位有效数字。     

无波动,无自由参数,耗散的隐式差分格式

本文建立了求解NS方程和Euler方程无波动、无自由参数、耗散的隐式差分格式.该格式是TVD的和无条件稳定的.其隐式部分在1,2,3维情况下仅分别依赖于3,5,9个点,且系数矩阵是主对角占优的.计算例题表明,该方法可获得和显式方法相同的精度,能很好地捕捉激波和剪切层,且计算时间比显式有较多的节省.     

解一维热传导方程的高精度的隐式差分格式

本文对求解一维热传导方程利用待定参数法构造出截断误差为O(Δt~3+Δx~4)的高精度的隐式差分格式,并讨论了其绝对稳定性.     

一类演化方程的一族双参数恒稳差分格式

对一类演化方程δu/δt=aδ^2m 1u/δx^2m 1(a为常数，m为正整数）构造一族含双参数的三层高精度隐式差分格式。当参数α=1/2,β=0时得到一个双层格式。并证明了：该格式对任意非负参数α≥0，β≥0都是绝对稳定的，并且其截断误差阶为0（（Δt)^2 (Δx)^4).数值例子表明：本文所建立的差分格式是有效的，理论分析与实际计算相吻合。     

一个求解双曲型守恒律方程的高分辨率GVC格式

1　引　　言本文研究双曲型方程:ut+fx=0,　t>0,-∞相似文献