一种新型的高分辨率通量差分裂格式

传统的Roe格式不满足熵条件并且在计算激波问题时会遭遇不同形式的不稳定现象,如慢行激波的波后振荡和红玉(carbuncle)现象.基于Zha-Bilgen对流-压力通量分裂方法,构造一种新型的通量差分裂格式.利用约旦标准型理论,通过添加广义特征向量构造通量差分裂方法来计算对流子系统.压力子系统具有一组完备的线性无关特征向量,因此可以构造传统的通量差分裂格式进行计算.为了提高接触间断的分辨率,利用界面变差下降(BVD)算法来重构对流通量耗散项中的密度差.激波稳定性分析表明,新格式可以有效地衰减数值误差,从而抑制不稳定现象的发生.一系列数值实验证明了本文构造的新型通量差分裂格式比Roe格式具有更高的分辨率和更好的鲁棒性.     

求解可压缩流的二维通量分裂格式

传统的一维通量分裂格式在计算界面数值通量时,只考虑网格界面法向的波系。采用传统的TV格式分别求解对流通量和压力通量。通过求解考虑了横向波系影响的角点数值通量来构造一种真正二维的TV通量分裂格式。在计算一维数值算例时,该格式与传统的TV格式具有相同的数值通量计算公式,因此其保留了传统的TV格式精确捕捉接触间断和膨胀激波的优点。在计算二维算例时,该格式比传统的TV格式具有更高的分辨率;在计算二维强激波问题时,消除了传统TV格式的非物理现象,表现出更好的鲁棒性;此外,该格式大大提高了稳定性CFL数,从而具有更高的计算效率。因此,本文方法是一种精确、高效并且具有强鲁棒性的数值方法,在可压缩流的数值模拟中具有广阔的应用前景。     

一种激波稳定的对流-压力通量分裂格式

针对欧拉方程三种流行的对流-压力通量分裂方法(Liou-Steffen,Zha-Bilgen和Toro-Vázquez)进行特征分析,进而提出一种新的对流-压力通量分裂格式。采用Zha-Bilgen分裂方法将欧拉方程的通量分裂成对流项和压力项两部分,使用TV格式来计算这两部分的数值通量。利用压力比构造激波探测函数,并且在强激波附近的亚声速区域增加TV格式的剪切粘性来克服数值模拟中的激波不稳定性。数值算例的计算结果表明,新的对流-压力通量分裂格式不仅保留了原始TV格式精确分辨接触间断的优点,而且具有更好的鲁棒性,在数值模拟多维强激波问题时不会出现不稳定现象。因此,该格式是一种精确并且具有强鲁棒性的数值方法,可以广泛地应用于可压缩流体的数值计算中。     

一种健壮的TV通量分裂格式

随着计算流体力学的快速发展,设计精确、高效并且健壮的数值格式变得尤为重要。Toro等^[8]提出的TV通量分裂格式表现出简单、高效和精确分辨接触间断等优点,但是在计算一些多维算例时会出现数值激波不稳定现象。两波近似的HLL格式在计算中非常高效和健壮,但是不能分辨接触间断大大地限制了其应用。本文对TV通量分裂格式进行稳定性分析,据此提出一种混合格式来消除TV格式的数值激波不稳定性。数值试验表明,本文构造的混合格式不仅保留了原始TV格式的优点,而且具有更好的健壮性,在计算二维问题时不会出现数值激波不稳定现象。     

通量限制器对算法性能的影响

在非正交曹线坐标系下,本文给出了求解非线性双曲型Ｅｕｌｅｒ方程的ＬＵ－ＡＵＳＭＬＷ算法。为了改进该算法的性能,将高分辨率ＡＵＳＭＰＷ格式的空间精度由一阶精度扩展到三阶精度。分析了选择通量限制器对算法稳定性、收敛性和精度的影响,并构造了一种新的能量限制器。本文数值结果表明,通量限制器是决定ＬＵ－ＡＵＳＭＰＷ算法性能的关键因素,并且该算法采用本文构造的通量限制器,求解非线性双曲型Ｅｕｌｅｒ方程,具有较     

二维对流扩散方程的欧拉—拉格朗日分裂格式

本文在[1]基础上发展了一种有效的处理大P_e(R_e)数、非定常二维对流扩散方程的欧拉-拉格朗日(E-L)分裂格式,由于方法本质上与区域形状无关,且不需再分网格,因此是一种无网格的E-L方法,特别对于定常流动,E.-L.分裂格式可以导致比一阶迎风格式更精确的单调、无振荡格式,文中对于常系数、变系数和非线性的二维非定常和定常对流扩散方程的(初)边值问题进行了数值计算,数值结果与精确解的比较表明,本方法具有很好的精度,解是单调无振荡的,比通常一阶迎风格式具有较少的数值扩散,最大计算网格P-e(R-e)数可达100—500。     

非线性双曲型守恒律的两步二阶TVD差分格式

通过Mac Cormack格式和Warming-Beam的结合,构造了一种非常简单的两步二阶TVD差分格式,该差分格式更适合于使用分量形式差分计算而无须对欧拉方程组进行特征解耦。通过对流体力学方程组的大量数值试验,并与二阶ENO格式进行了比较,充分显示了该格式高精度、高分辨并且极其简单的优良特性。     

概率密度演化方程TVD格式的自适应时间步长技术及其初值条件改进

随机性普遍存在于实际工程问题中,而复杂结构的非线性随机响应分析是其中的一个难点,近年发展的概率密度演化方法为此类问题的求解提供了新的途径.由于实际问题的复杂性,概率密度演化方程通常采用数值方法求解,因此提高计算效率和求解精度对实际应用具有重要意义.本文基于变网格技术,推导了概率密度演化方程在非均匀时间步长上的总变差减小(total variation diminishing,TVD)差分格式,算例结果表明通过自适应插值可将迭代次数减少为原来的43.4%,当随机过程样本持续时间增大时均值估计的平均误差基本不变,而标准差估计的平均误差不断增大,但增大幅度不断减小;计算耗时随样本持续时间的增大也呈增大趋势,而由于使用了时间步长自适应插值算法导致有些情况下长持时样本的计算耗时反而比短持时样本的计算耗时短;在传统的脉冲函数型初值条件基础上,提出了一种高阶导数更稳定的余弦函数型初值条件形式.结果表明,脉冲函数型的初值条件是余弦函数型初值条件的一个特例,当参数取值适当时,余弦函数型初值条件的数值求解结果具有更高的精度.本文的工作进一步完善了概率密度演化方程的求解方法,为其在实际工程中的应用提供了基础.      

基于HLL-HLLC的高阶WENO格式及其应用研究

HLL-HLLC格式能够克服HLLC在强激波附近的激波不稳定现象,并且保持了HLLC的低耗散特性,是一种适合更大马赫数范围的近似黎曼求解器。本文从RANS方程出发,将HLL-HLLC近似黎曼求解器结合五阶WENO重构,实现了对无粘通量的高阶离散;同时,采用完全守恒形式的四阶中心差分格式处理粘性项,建立了RANS 方程的高阶数值求解格式。通过对四个经典算例,钝头体、 ONERA M6机翼、DLR F6-WB翼身组合体和DLR F6-WBNP复杂外形的数值模拟,考察了两种WENO改进格式在复杂流场中的表现,研究了高阶格式的收敛特性;给出了在复杂流动中 WENO自由参数的推荐值,以增强求解的收敛性。算例结果表明,本文构造的高阶格式鲁棒性好,能够显著改善激波位置和激波强度,捕获更丰富的流场细节,满足复杂工程应用需求。     

基于HLL-HLLC的高阶WENO格式及其应用研究

HLL-HLLC格式能够克服HLLC在强激波附近的激波不稳定现象,并且保持了HLLC的低耗散特性,是一种适合更大马赫数范围的近似黎曼求解器。本文从RANS方程出发,将HLL-HLLC近似黎曼求解器结合五阶WENO重构,实现了对无粘通量的高阶离散;同时,采用完全守恒形式的四阶中心差分格式处理粘性项,建立了RANS方程的高阶数值求解格式。通过对四个经典算例,钝头体、ONERA M6机翼、DLR F6-WB翼身组合体和DLR F6-WBNP复杂外形的数值模拟,考察了两种WENO改进格式在复杂流场中的表现,研究了高阶格式的收敛特性;给出了在复杂流动中WENO自由参数的推荐值,以增强求解的收敛性。算例结果表明,本文构造的高阶格式鲁棒性好,能够显著改善激波位置和激波强度,捕获更丰富的流场细节,满足复杂工程应用需求。     

A new,high-resolution shock-capturing hybrid scheme of flux vector splitting-Harten's TVD

The paper presents a new high-resolution hybrid scheme combining implicit flux vector splitting with Harten's TVD, which is proved suitable for shock-capturing calculation in gasdynamics. Fluxsplitting procedures are applied to discretize the implicit part of the Euler equations whereas Harten's numerical fluxes are used to calculate the residual of steady-state solutions. It ensures good shock-capturing properties and produces sharp numerical discontinuities without oscillations. It excludes expansion shocks and leads only to physically relevant solutions. The block-line-Gauss-Seidel relaxation procedure (block-LGS) is used to solve the resulting difference equations. The time step and the CFL number are much larger than those in the linearized block-alternating-direction-implicit approximate factorization method (block-ADI). Numerical experiments suggest that the hybrid scheme not only has a fairly rapid convergence rate, but also can generate a highly resolved approximation to the steady-state solution. Hence scheme seems to lead to an effective nonoscillatory shock capturing method for steady transonic flow. Project Supported by National Natural Science Foundation of China     

群桩作用机理的数值试验研究

 在分析桩土支撑体系及其相互作用关系的基础上，利用有限元分析软件ANSYS建立了群桩 体系计算模型. 通过对均质土体例题计算结果分析，可以看出利用该建模方法与传统解答有 很好的一致性. 根据辽宁工程技术大学实验馆场地土实测资料，利用该建模方法，求解出了承台与桩的 荷载分担比，对安全、经济地进行群桩基础设计具有重要指导作用和应用价值.     

A NEW HIGH-ORDER ACCURACY EXPLICIT DIFFERENCE SCHEME FOR SOLVING THREE-DIMENSIONAL PARABOLIC EQUATIONS

1.IntroductionInalotoffields,suchas'diffusion,seepageandheatconductionetc.,weoftenmeetproblemsofsolvingparabolicequations.Inthecaseofthree-dimension,themathematicalmodelissuchaninitialandboundaryvalueproblemasbelow:Thedifferenceschemesforsolvingtheproblemabove,whichhavehigh-orderaccuracyandcanbefiguredoutwithexplicitschemearesuchschemesasthoseinII]and[21.Theexplicitdifferenceschemeproposedinthispaperkeepsthehigh-orderaccuracy(it'hasthesameaccuracyasthosein[ifand[21),butitsexpressionismuchsimp…     

Sloshing simulation of standing wave with time-independent finite difference method for Euler equations

The numerical solutions of standing waves for Euler equations with the nonlinear free surface boundary condition in a two-dimensional(2D) tank are studied.The irregular tank is mapped onto a fixed square domain through proper mapping functions. A staggered mesh system is employed in a 2D tank to calculate the elevation of the transient fluid.A time-independent finite difference method,which is developed by Bang-fuh Chen,is used to solve the Euler equations for incompressible and inviscid fluids.The numer...     

一类高精度TVD差分格式及其应用

构造了一维非线性双曲型守恒律的一个新的高精度、高分辨率的守恒型TvD差分格式。其构造思想是：首先，将计算区间划分为若干个互不相交的小区间，再根据精度要求等分小区间，通过各细小区间上的单元平均状态变量，重构各细小区间交界面上的状态变量，并加以校正；其次，利用近似Riemann解计算细小区间交界面上的数值通量，并结合高阶Runge—Kutta TVD方法进行时间离散，得到了高精度的全离散方法。证明了该格式的TVD特性。该格式适合于使用分量形式计算而无须进行局部特征分解。通过计算几个典型的问题，验证了格式具有高精度、高分辨率且计算简单的优点。     

GENERAL RANDOM FIXED POINT THEOREM AND ITS APPLICATIONS

In this paper,we obtain a general random fixed point theorem which generalizes the main results of Engle[4,7] and Bocsan[8]. The usefulness of this theorem seems to lie in the fact that unlike many random fixed point theorems obtained by using special methods[1,4,5-13] can be proved by using out general theorem (Theorem 1 and Corollaries 1 and 2). Finally,we indicate some possible applications of our results to nonlinear random integral and differential equations.     

TVD格式中压缩波判别的人工压缩法

提出了ＴＶＤ格式中的一种新型人工压缩技术和ＭａｘＥｔａ 方法,并以此对平面冲击波传播 反射问题以及三维冲击波的坑道扩散问题进行了数值模拟,取得了很好的结果。     

A new NND difference scheme of second-order in time and space

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅＬａｘ＿ＷｅｎｄｒｏｆｆｓｃｈｅｍｅａｎｄＭａｃＣｏｒｍａｃｋｓｃｈｅｍｅａｒｅｔｗｏｗｅｌｌ＿ｋｎｏｗｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｃｈｅｍｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗｓｇｏｖｅｒｎｅｄｂｙＥｕｌｅｒｏｒＮａｖｉｅｒ＿Ｓｔｏｋｅｓｅｑｕａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｓｃｈｅｍｅｓａｒｅ:ｗｈｅｎｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｏｎｔａｉｎｓｓｈｏｃｋｓ,ｔｈｅｒｅｗｉｌｌ…     

NND格式在非结构网格中的推广

在张涵信提出的无波动、无自由参数的差分格式（ＮＮＤ格式）的基础上，构造了适用于非结构网格的二阶精度ＮＮＤ有限体积格式，解决了现有非结构网格方法中为抑制激波附近的波动而必须引入含自由参数的人工粘性项的困难，并采用网格自适应技术以提高效率．通过对二维平板激波反射和前台阶在管道内的流动问题的计算，表明本方法可有效地用于Ｅｕｌｅｒ方程的求解．     

二阶迎风TVD数值格式在非平衡高超声速钝体绕流中的应用

将Ｈ．Ｃ．Ｙｅｅ所发展的一种二阶迎风ＴＶＤ格式运用于半球的高超声速化学非平衡黏性绕流的数值计算，详细介绍了流体力学方程组和化学组元守恒方程组全耦合求解的过程，以前这一研究领域中仅仅运用一阶格式及松散耦合的方法。化学松弛气体考虑了七组元（Ｏ，Ｏ＿２，ＮＯ，Ｎ，ＮＯ￣（＋），Ｎ＿２，ｅ￣（－））和主要的七反应，在驻点线上的计算结果与前人结果比较表明，本文有较大改进。