迎风格式在接触间断的数值耗散及其诱导误差 被引量：1

1

作者 韩芳 魏雁昕 刘君 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期51-62,共12页

在不同流场参数条件下对三种迎风格式在接触间断中的数值耗散问题进行了数值实验,并对数值耗散产生的机理进行了分析。数值计算结果和理论分析表明,矢通量分裂格式计算接触间断问题时,若流场静止或流场内存在亚声速区域,密度耗散的产生... 在不同流场参数条件下对三种迎风格式在接触间断中的数值耗散问题进行了数值实验,并对数值耗散产生的机理进行了分析。数值计算结果和理论分析表明,矢通量分裂格式计算接触间断问题时,若流场静止或流场内存在亚声速区域,密度耗散的产生会诱导出以特征速度运动的数值扰动误差,该误差对数值耗散的大小无影响,但会影响流场的速度及压力参数分布,从而改变流场的结构。在二维问题中,诱导误差相互干扰会产生大量的复杂小尺度结构,给流场结构分析带来困难。同时,在密度参数线性分布的流场中,若空间离散格式重构的对象为对流通量,使用矢通量分裂格式计算流场会产生数值误差,使计算精度难以到达二阶。 展开更多

关键词 迎风格式 有限差分格式 接触间断 数值耗散 数值误差

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数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究

2

作者 田铖 江思雅 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-152,共8页

分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结... 分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结果,定量比较了多种不同数值格式的耗散,证实了高耗散迎风格式严重低估中高波数湍流能量。高阶重构格式可以一定程度上改善该问题,但能量耗散仍然过高。本文在高阶重构的基础上,进一步引入自适应耗散函数修改Riemann求解器,构造了自适应耗散格式。该格式在全波数范围都能准确地预测湍流能谱。将该格式配合DES类方法模拟跨声速离心压气机流动,其预测的压比相比于三阶迎风格式,更加接近实验结果。此外,自适应耗散格式显著提高了中小尺度流动结构的分辨率。分析表明,在使用DES类方法模拟压气机流动时,有必要采用数值耗散较低的离散格式,以准确预测压气机总体性能和流动结构。本文构造的自适应耗散格式是一种良好选择。 展开更多

关键词 压气机 分离涡模拟DES 数值耗散 迎风格式 自适应耗散格式

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约束力学系统运动方程积分的数值耗散研究 被引量：2

3

作者 马秀腾 陈立平 张云清 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第20期6373-6377,共5页

以数值积分求解约束力学系统指标-2的微分-代数方程(DAEs)为例,介绍了直接积分方法中的Newmark方法和HHT-α方法在约束力学系统仿真中的应用。主要从算法有无数值耗散、耗散量的多少以及如何控制耗散量的角度研究了这两种方法,并与BDF... 以数值积分求解约束力学系统指标-2的微分-代数方程(DAEs)为例,介绍了直接积分方法中的Newmark方法和HHT-α方法在约束力学系统仿真中的应用。主要从算法有无数值耗散、耗散量的多少以及如何控制耗散量的角度研究了这两种方法,并与BDF方法、Radau5方法以及ode45的数值耗散量进行了比较,得到的结果对于这些算法的使用,对于商业动力学仿真软件"求解器"中算法的选取有重要的指导意义,同时数值实验也表明辛算法也可以应用到非保守系统,虽然此时辛结构不再保持,但算法"无"数值耗散,可以更好的反映系统能量的变化。 展开更多

关键词 约束力学系统 Newmark方法 HHT-α方法 辛算法 数值耗散

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节块展开法求解对流扩散方程的稳定性和数值耗散特性分析 被引量：2

4

作者 周夏峰 李富 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期705-712,共8页

本文研究了节块展开法求解对流扩散方程的稳定性和数值耗散特性。通过离散方程精确解和数值实验方法分析不同阶节块展开法的稳定性和数值耗散特性,并将其与有限体积法中的中心差分和一阶迎风格式进行对比。结果表明:偶数阶节块展开法的... 本文研究了节块展开法求解对流扩散方程的稳定性和数值耗散特性。通过离散方程精确解和数值实验方法分析不同阶节块展开法的稳定性和数值耗散特性,并将其与有限体积法中的中心差分和一阶迎风格式进行对比。结果表明:偶数阶节块展开法的稳定是有条件的,即Peclet数(Pe)小于限值,且Pe限值会随展开阶数的增大而增大,其稳定性范围和精度均优于中心差分格式;奇数阶节块展开法是无条件稳定的,但随Pe的增大,数值耗散增大、计算误差增大,且当Pe大于一定值后,产生的数值耗散大于一阶迎风格式。 展开更多

关键词 节块展开法 对流扩散方程 稳定性 数值耗散

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对流扩散方程数值耗散的定量研究方法 被引量：4

5

作者 崔冬 何小燕 杨海燕 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2014年第5期8-11,74,共5页

针对对流扩散方程数值耗散问题普遍缺乏明确定量指标的现状,提出了度量数值耗散程度的定量指标及其研究方法,即借助广义"假扩散"系数这一定量指标来度量某一离散格式的数值耗散程度,其数值上近似等于具有相同扩散效应的真扩... 针对对流扩散方程数值耗散问题普遍缺乏明确定量指标的现状,提出了度量数值耗散程度的定量指标及其研究方法,即借助广义"假扩散"系数这一定量指标来度量某一离散格式的数值耗散程度,其数值上近似等于具有相同扩散效应的真扩散所对应的扩散系数,其中真扩散效应可通过求解纯扩散问题的高精度数值解近似得到。采用该方法研究了三阶QUICKEST离散格式的数值耗散规律,分析了时间步长、流速大小及空间步长对"假扩散"系数的敏感性以及相关性,得到了"假扩散"系数的具体表达式,进而验证了该定量研究方法的可行性。 展开更多

关键词 对流扩散方程 数值耗散 QUICKEST离散格式 流体力学

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伪动力试验中显式法的改进的数值耗散

6

作者 Chang,SY 李玉亭 《世界地震工程》 CSCD 1998年第3期89-97,共9页

伪动力试验中显式法的改进的数值耗散的数值耗散Ｓ．Ｙ．Ｃｈａｎｇ１前言与分析法的情况不同，在伪动力试验中，结构产生的恢复力是在算出位移，并将它实际加到试件上之后通过试验测量的。可以相信，伪动力试验法能够提供比分析法更精... 伪动力试验中显式法的改进的数值耗散的数值耗散Ｓ．Ｙ．Ｃｈａｎｇ１前言与分析法的情况不同，在伪动力试验中，结构产生的恢复力是在算出位移，并将它实际加到试件上之后通过试验测量的。可以相信，伪动力试验法能够提供比分析法更精确的结果。这是因为前者用了实际测到... 展开更多

关键词 伪动力试验 显式法 数值耗散 结构力学

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结构动力响应数值算法耗散和超调特性设计 被引量：10

7

作者 于开平 邹经湘 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期467-476,共10页

对结构动力响应数值计算问题提出引入多个自由参数来获得所希望的算法特性.多参数的一个明显的好处就是在算法设计上有更大的自由空间.利用这些自由参数获得了两个新的无条件稳定、有二阶精度的、有好的耗散和没有超调的单步时间直接积... 对结构动力响应数值计算问题提出引入多个自由参数来获得所希望的算法特性.多参数的一个明显的好处就是在算法设计上有更大的自由空间.利用这些自由参数获得了两个新的无条件稳定、有二阶精度的、有好的耗散和没有超调的单步时间直接积分算法.在存在阻尼情况下基于有限差分分析理论证明了新算法的这些特性.其中一个有高频渐进消去特性,且在有阻尼情况下与Houbolt方法相比对高频有更强的耗散.另一个在低频极限无耗散,高频耗散可以用一自由参数控制.超调分析结果显示两个新算法都不显示超调,而HHT方法不仅有速度超调,还有位移超调,最后使用一些算例并通过与传统方法的比较数值地验证了理论分析结果. 展开更多

关键词 结构动力响应 时间积分算法 有限差分分析 数值耗散 超调

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耗散修正湍流模型在有个性通风机舱气流模拟中的应用

8

作者 罗纪生 张丽杰 +1 位作者 刘正先 赵祎佳 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期239-247,共9页

针对机舱大空间与局部个性通风口之间的高比例尺度问题给舱内气流数值模拟带来的网格质量与数量挑战,通过引入适于个性通风口圆射流的数值耗散修正模型(MDR k-ε湍流模型),并采用合理的机舱网格尺度配比,实施了有温差单排机舱舱内气流... 针对机舱大空间与局部个性通风口之间的高比例尺度问题给舱内气流数值模拟带来的网格质量与数量挑战,通过引入适于个性通风口圆射流的数值耗散修正模型(MDR k-ε湍流模型),并采用合理的机舱网格尺度配比,实施了有温差单排机舱舱内气流流动特征的数值模拟.通过与实验对比,验证了模型的可靠性,进而数值探究了个性通风口射流作用对舱内气流和乘客舒适度的影响,为舱内颗粒污染物控制的进一步研究提供了基础. 展开更多

关键词 飞机座舱 个性通风口 湍流模型 网格数值耗散 非等温流动

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低耗散且精确嵌入边界条件的流体模拟算法

9

作者 杨猛 黄海明 刘金刚 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期1173-1178,共6页

针对欧拉流体模型中的一些弊端,提出一种基于物理的流体模拟算法.该算法采用一种改进的网格配置及插值策略减小数值耗散,并引入一种实用的摩擦力机制减少流体在固体墙处的"过度攀爬"效应;求解压力时通过离散化等价模型隐式地... 针对欧拉流体模型中的一些弊端,提出一种基于物理的流体模拟算法.该算法采用一种改进的网格配置及插值策略减小数值耗散,并引入一种实用的摩擦力机制减少流体在固体墙处的"过度攀爬"效应;求解压力时通过离散化等价模型隐式地嵌入Neumann边界条件,同时修改梯度算子嵌入Dirichlet边界条件,从而消除了速度场的失真现象.最后,通过对比实验展示了算法改进之处,证明了其高效、精确及稳定性. 展开更多

关键词 流体模拟 数值耗散 边界条件 体积百分比 摩擦力

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一类带高频耗散的动力学显式算法

10

作者 赵建锋 赵旭 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期939-946,共8页

带数值耗散的算法因其能有效过滤虚假高频响应的影响而备受关注。基于离散控制理论Z变换,提出一类带数值耗散的结构动力学显式算法。该算法采用CR法的速度和位移递推式,满足零振幅衰减率,且对线性系统和非线性刚度软化系统为无条件稳定... 带数值耗散的算法因其能有效过滤虚假高频响应的影响而备受关注。基于离散控制理论Z变换,提出一类带数值耗散的结构动力学显式算法。该算法采用CR法的速度和位移递推式,满足零振幅衰减率,且对线性系统和非线性刚度软化系统为无条件稳定,对刚度硬化系统则是条件稳定的;该算法由单个参数ρ控制数值耗散能力。通过对振幅衰减和周期延长的理论分析表明,系数a可调节算法的精度和非线性稳定区间,给出精度最优时系数的取值。对特定的系数取值该算法可转变为CR法。通过算例对线性系统和非线性系统的分析验证了新算法具有良好的精度、稳定性和数值耗散,表明新算法是正确有效的。 展开更多

关键词 显式算法 数值耗散 无条件稳定 离散控制理论

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低耗散TVD格式的构造

11

作者 丁建中 雷娟棉 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第S1期1-4,共4页

目的　为进一步提高双曲型方程数值解的精度，减少数值耗散，同时保证稳定性，处理有强间断的流动问题； 方法　从总变差减小（ＴＶＤ）定义出发，分析保证数值解ＴＶＤ的条件，找出满足研究目的的可能性和途径； 结果　首次提出和证明... 目的　为进一步提高双曲型方程数值解的精度，减少数值耗散，同时保证稳定性，处理有强间断的流动问题； 方法　从总变差减小（ＴＶＤ）定义出发，分析保证数值解ＴＶＤ的条件，找出满足研究目的的可能性和途径； 结果　首次提出和证明双曲型方程数值解ＴＶＤ的充分必要条件，并据此简化导出适用于时间显示格式的ＴＶＤ充分条件，并据此构造了一种低耗散ＴＶＤ 格式； 结论　进行的数值实验证明，高分辨格式可以进一步减小数值耗散，提高数值解精度； 展开更多

关键词 数值格式 数值耗散 数值稳定性

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基于θ_1方法的多体动力学数值算法研究 被引量：5

12

作者 马秀腾 翟彦博 罗书强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期931-938,共8页

将结构动力学领域的θ_1方法拓展到数值求解多体系统运动方程——微分-代数方程(DAEs),分别求解指标-3 DAEs形式的运动方程和指标-2超定DAEs(ODAEs)形式的运动方程.通过数值算例验证了方法的有效性,并得到θ_1方法中参数θ_1的选取与数... 将结构动力学领域的θ_1方法拓展到数值求解多体系统运动方程——微分-代数方程(DAEs),分别求解指标-3 DAEs形式的运动方程和指标-2超定DAEs(ODAEs)形式的运动方程.通过数值算例验证了方法的有效性,并得到θ_1方法中参数θ_1的选取与数值耗散量之间的关系.数值算例还说明对于同一个多体系统,采用指标-3的DAEs描述时存在速度违约,用指标-2的ODAEs描述时,从计算机精度上讲,位置和速度约束方程同时满足,并且θ_1方法在求解非保守系统DAEs和ODAEs形式的运动方程时都具有2阶精度.最后θ_1方法与其他直接积分法求解DAEs和ODAEs形式运动方程的CPU时间进行了比较. 展开更多

关键词 θ1-方法 多体系统 微分-代数方程(DAEs) 数值耗散 2阶精度

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潮波方程数值格式与摩阻系数选取 被引量：1

13

作者 宋志尧 卜春春 +1 位作者 徐福敏 孔俊 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2010年第1期99-103,共5页

基于一维阻尼潮波传播方程解析解,从求解数值格式及Heuristic稳定性分析方面,讨论了数值解的精度、计算耗时和摩阻系数选取等问题。研究结果表明:1)Courant数小于1时,潮波方程显格式解的精度略高于隐格式解,计算耗时少于隐格式解;2)为... 基于一维阻尼潮波传播方程解析解,从求解数值格式及Heuristic稳定性分析方面,讨论了数值解的精度、计算耗时和摩阻系数选取等问题。研究结果表明:1)Courant数小于1时,潮波方程显格式解的精度略高于隐格式解,计算耗时少于隐格式解;2)为减少计算耗时,潮波方程的隐格式解允许较大的时间步长,但解的精度有所降低,须通过减小底床摩阻系数以保证计算精度;3)隐格式解摩阻系数的选取与Courant数有关,Courant数越大,摩阻系数的选取值比实际值越小,通过理论分析结合数值试验得到了相应的关系式。这些研究结论对实际海域的潮波传播的数值模拟具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 潮波方程 数值格式 数值耗散 摩阻耗散 Courant数

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数值滤波的理论分析 被引量：1

14

作者 张梦萍 刘儒勋 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第4期433-438,共6页

采用差分方法的数值余效应理论———数值耗散和色散效应，特别是数值群速度效应，对数值滤波方法的设计、分析和改造，作出了比较深入的研究，第一次揭示了数值滤波的数值耗散，色散调节的机理和量级．并且利用新的方法进行了数值试验... 采用差分方法的数值余效应理论———数值耗散和色散效应，特别是数值群速度效应，对数值滤波方法的设计、分析和改造，作出了比较深入的研究，第一次揭示了数值滤波的数值耗散，色散调节的机理和量级．并且利用新的方法进行了数值试验，效果是满意的． 展开更多

关键词 差分方法 数值耗散 数值色散 数值滤波

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拟动力试验中改进的显式数值积分方法

15

作者 王德才 叶献国 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1029-1034,共6页

文章根据在拟动力试验中使用的显式积分方法的特点,提出一种改进的显式积分方法,介绍了具体的实施步骤;详细研究了这种方法的稳定性、精度、数值耗散特性、误差传播与累积特性。理论分析及算例计算结果表明,这种改进方法通过3个系数的... 文章根据在拟动力试验中使用的显式积分方法的特点,提出一种改进的显式积分方法,介绍了具体的实施步骤;详细研究了这种方法的稳定性、精度、数值耗散特性、误差传播与累积特性。理论分析及算例计算结果表明,这种改进方法通过3个系数的调整可以具有显式Newmark法(NEM)或无条件稳定显式算法(UEM)的优点,并且可以通过系数选择实现抑制虚假高频振荡的影响,同时对低阶振型反应能准确地计算,并且此时的误差传播特性要好于其它显式积分方法。 展开更多

关键词 显式方法 拟动力试验 数值耗散 误差传播

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网格划分对喷雾造粒塔数值模拟精度的影响 被引量：1

16

作者 冯留海 卜亿峰 +3 位作者 祝岩青 毛羽 李希 门卓武 《石油学报（石油加工）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期502-508,共7页

为了研究网格模型简化形式和网格分块策略对模拟精度的影响,对喷雾造粒塔进行了多组网格划分并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明:采用简化的网格模型得到的模拟结果无论是数值大小还是变化趋势与实验结果偏差较大;采用无... 为了研究网格模型简化形式和网格分块策略对模拟精度的影响,对喷雾造粒塔进行了多组网格划分并将数值模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明:采用简化的网格模型得到的模拟结果无论是数值大小还是变化趋势与实验结果偏差较大;采用无简化喷嘴网格模型(喷嘴出口网格垂直映射)得到的模拟结果有所改善,而建模时考虑了射流方向和物理耗散的无简化喷嘴网格模型得到的模拟结果效果最佳。因此在网格模型简化后需要对模拟结果进行对比验证,而且不能忽视网格分块策略对模拟精度的影响。 展开更多

关键词 喷雾造粒塔 网格划分 模拟精度 数值耗散

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含分数阻尼特性元件的多体系统动力学研究 被引量：6

17

作者 田强 张云清 +1 位作者 陈立平 覃刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期920-928,共9页

在绝对节点坐标体系下研究了具有分数导数阻尼特性元件的多体系统动力学建模、求解问题。采用基于绝对节点坐标的无闭锁效应剪变梁单元离散柔性构件,建立了含常数质量矩阵的系统动力学方程,并采用数值耗散可控的广义a方法求解。通过数... 在绝对节点坐标体系下研究了具有分数导数阻尼特性元件的多体系统动力学建模、求解问题。采用基于绝对节点坐标的无闭锁效应剪变梁单元离散柔性构件,建立了含常数质量矩阵的系统动力学方程,并采用数值耗散可控的广义a方法求解。通过数值算例计算,对比研究了算法参数与阻尼项的分数指数对系统动力学响应的影响规律。该方法可以进一步扩展到众多工程实际问题研究中。 展开更多

关键词 绝对节点坐标 分数导数 广义a方法 数值耗散 多体系统

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多体动力学超定运动方程广义-α求解新算法 被引量：5

18

作者 马秀腾 翟彦博 罗书强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期948-952,共5页

完整约束多体系统第一类Lagrange方程建模得到的运动方程是指标--3形式的微分--代数方程(differental-algebraic equations,DAEs).如果同时考虑速度约束,将得到超定运动方程,该方程是指标--2的超定微分--代数方程(over-determined diffe... 完整约束多体系统第一类Lagrange方程建模得到的运动方程是指标--3形式的微分--代数方程(differental-algebraic equations,DAEs).如果同时考虑速度约束,将得到超定运动方程,该方程是指标--2的超定微分--代数方程(over-determined differential-algebraic equations,ODAEs).基于结构动力学中常用的广义--α方法,将其拓展,求解包含速度约束的超定运动方程,相对于其他求解指标--2 ODAEs的算法,新的算法没有增加离散得到的非线性方程组方程的数目.通过数值实验验证算法,并说明其求解ODAEs不存在精度降阶的现象,仍然具有二阶精度,同时算法的数值耗散也是可以控制的.最后新方法与其他求解多体系统ODAEs形式运动方程算法的CPU时间进行了比较分析. 展开更多

关键词 多体动力学 超定微分--代数方程(ODAEs) 广义-α方法 二阶精度 数值耗散

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高精度激波捕捉格式的性能分析 被引量：3

19

作者 屈峰 阎超 +1 位作者 于剑 陈嘉阳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1085-1089,共5页

在数值模拟激波-湍流干扰问题时,为了精确模拟湍流脉动的小尺度结构,数值格式应尽量减小自身的数值耗散.但是为了稳定、无震荡地捕捉激波,数值格式又必须具有一定程度的数值耗散.基于上述这2种相互矛盾的要求,采用无黏泰勒格林涡、可压... 在数值模拟激波-湍流干扰问题时,为了精确模拟湍流脉动的小尺度结构,数值格式应尽量减小自身的数值耗散.但是为了稳定、无震荡地捕捉激波,数值格式又必须具有一定程度的数值耗散.基于上述这2种相互矛盾的要求,采用无黏泰勒格林涡、可压缩湍流等经典算例对目前广受好评的几种高精度格式进行了系统地对比.一系列的计算分析表明,当前工程中广泛应用的高精度格式虽然都能一定程度地满足上述2种要求,但与理想目标仍有较大的差距. 展开更多

关键词 高阶格式 数值耗散 激波捕捉 鲁棒性 可压缩湍流

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一种稳定、高效且保持细节的粘性流模拟算法 被引量：1

20

作者 杨猛 刘金刚 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期2994-3003,共10页

给出一种基于物理的粘性流体模拟算法,该算法采用一种等价的能量模型将耗散过程与投影过程耦合入一个线性系统中同时求解.实现了在全隐式求解粘性项的同时求解压力来保证流体的不可压缩性,并且自动捕捉了至关重要的零应力边界条件,从而... 给出一种基于物理的粘性流体模拟算法,该算法采用一种等价的能量模型将耗散过程与投影过程耦合入一个线性系统中同时求解.实现了在全隐式求解粘性项的同时求解压力来保证流体的不可压缩性,并且自动捕捉了至关重要的零应力边界条件,从而消除了由于直接近似该边界条件而导致的失真现象.此外,利用粒子携带的物理信息来求解对流项以抑制数值耗散.同时,基于粒子构建流体的隐式表面.最后的实验结果显示出算法的有效性、精确性及稳定性.该算法可以细致地体现各种粘度的流体的形变特征,并有效地支持可变粘性. 展开更多

关键词 粘性流 纳维-斯托克斯方程 耦合 数值耗散 零应力条件 粒子

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