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题名高精度有限差分格式的色散优化及耗散控制
被引量：2
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作者
李妍慧
陈琮巍
任玉新
孙振生
王秋菊
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机构
清华大学航天航空学院
火箭军工程大学
北京应用物理与计算数学研究所
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出处
《空气动力学学报》
CSCD
北大核心
2021年第1期138-156,共19页
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基金
国家重点研发计划(2016YFA0401200)
国家重大项目(GJXM92579)
国家自然科学基金(91752114,11672160)。
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文摘
本文综述了我们在高精度有限差分格式的色散优化和耗散控制方面的研究进展。首先,我们提出了半离散有限差分格式色散和耗散相互独立的充分条件,实现了差分格式色散和耗散特性的独立调节。在此基础上,提出了色散最小、耗散可控的高精度差分格式,称为MDCD格式。MDCD格式已经得到了广泛应用,取得了很好的计算效果,但其主要缺点是耗散的调节依赖于经验。为了解决这一问题,我们进一步提出耗散的自适应调节方法。具有自适应耗散特性的高精度有限差分格式的基本特征是,差分格式的耗散能够随解的局部尺度自适应调节。为了构造这类格式,我们提出了一种新型的尺度识别器,它能够以等效无量纲波数的形式来定量衡量数值解的局部长度尺度。在此基础上,设计差分格式耗散参数与尺度识别器得到的等效无量纲波数之间的关系,从而构造了一类色散最小、耗散自适应的差分格式,称为MDAD格式。为了计算含有间断的问题,同时保持在光滑区的良好耗散特性,我们利用尺度识别器对一种经典的激波探测器进行改进,提出了一种新的激波探测器,并将自适应耗散格式与对应的WENO格式相混合,得到自适应耗散混合格式。近似色散关系显示该混合格式兼具高分辨率和鲁棒性。多个含间断流场的标准算例测试结果显示,自适应耗散混合格式具有良好的分辨率和激波捕捉能力。
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关键词
自适应耗散格式
低色散格式
混合格式
尺度识别器
激波探测器
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Keywords
adaptive dissipation scheme
low dispersion scheme
hybrid scheme
scale sensor
shock detector
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分类号
V211.3
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究
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作者
田铖
江思雅
符松
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机构
清华大学航天航空学院
中物院高性能数值模拟软件中心
北京应用物理与计算数学研究所
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出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期145-152,共8页
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基金
国家科技重大专项(2017-II-0004-0016)
国家重点研发计划(2019YFA0405200)
国家重大项目(GJXM92579)资助.
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文摘
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。
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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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Keywords
compressor
Detached Eddy Simulation
numerical dissipation
upwind
adaptive dissipation
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分类号
O351.3
[理学—流体力学]
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