高阶加权非线性格式的拟线性频谱分析方法研究 被引量：5

1

作者 毛枚良 燕振国 +2 位作者 刘化勇 朱华君 邓小刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期1-9,共9页

拟线性频谱特性分析方法,能够更加准确地给出非线性空间离散格式的频谱特性,已成为非线性格式性能评估的重要手段,但时间离散方法和计算点数等因素严重影响了该方法的预估精度和使用的方便性。为了剔除这些因素的影响,首先,通过理论推... 拟线性频谱特性分析方法,能够更加准确地给出非线性空间离散格式的频谱特性,已成为非线性格式性能评估的重要手段,但时间离散方法和计算点数等因素严重影响了该方法的预估精度和使用的方便性。为了剔除这些因素的影响,首先,通过理论推导获得了与时间离散无关的频谱表达式,解释了该式中各项的物理含义,并给出了推进时间步长对频谱计算结果的影响;其次,基于时间离散无关的拟线性频谱分析方法,分析了格式频谱特性曲线在某些点发生跳跃的主要原因是选取了不恰当的计算点数,并给出了一种计算点数选取方法,当计算点数超过某整数后,该方法可以有效地消除计算点数和初始相位变化对格式频谱特性所带来的影响。在此基础上,基于两个三阶精度WCNS格式,开展了它们的频谱特性和典型算例的数值模拟研究,结果表明,所发展的方法得到的拟线性频谱特性在定性上能够正确评价非线性空间离散格式特性,但定量上仍显不足。 展开更多

关键词 非线性加权格式 频谱分析 ADR FOURIER分析 HWCNS

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高精度加权紧致非线性格式的研究进展 被引量：21

2

作者 邓小刚 刘昕 +1 位作者 毛枚良 张涵信 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期417-427,共11页

综述了高精度加权紧致非线性格式WCNS在理论分析以及复杂流动应用方面的研究进展.首先回顾了国内外高精度格式研究的概况,然后介绍了WCNS的研究与发展历程.在对WCNS进行了Fourier分析和渐近稳定性分析后,给出了WCNS求解多维复杂流动的算例.

关键词 高精度格式 加权紧致非线性格式 FOURIER分析 渐近稳定性理论

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应用加权紧致非线性格式的VFE-2钝前缘三角翼转捩模拟

3

作者 王光学 王圣业 +1 位作者 王东方 邓小刚 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期8-13,共6页

为研究前缘转捩对钝前缘三角翼涡结构的影响,采用高阶精度加权紧致非线性格式和γ-Reθ转捩模型对VFE-2中等半径钝前缘三角翼进行数值模拟。将计算结果与试验结果进行详细对比,结果表明:钝前缘三角翼的前缘分离涡发生在翼尖下游,在特定... 为研究前缘转捩对钝前缘三角翼涡结构的影响,采用高阶精度加权紧致非线性格式和γ-Reθ转捩模型对VFE-2中等半径钝前缘三角翼进行数值模拟。将计算结果与试验结果进行详细对比,结果表明:钝前缘三角翼的前缘分离涡发生在翼尖下游,在特定雷诺数下其具体发生位置受转捩因素影响,采用全湍流模型计算会推迟分离,而耦合转捩模型后的计算结果和试验结果吻合良好。运用耦合转捩模型方法,对钝前缘三角翼涡结构随迎角变化进行模拟。计算结果与试验结果吻合,表明在较小的迎角下,前缘不会产生分离诱导涡;随迎角不断增大,分离诱导涡在三角翼后缘附近产生并向上游移动。 展开更多

关键词 转捩模型 三角翼 高精度格式 加权紧致非线性格式 分离诱导涡

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基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型标定与应用 被引量：2

4

作者 王圣业 王光学 +1 位作者 董义道 邓小刚 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期14-20,共7页

为准确模拟航空工程中的转捩问题,在高精度数值风洞平台上采用低速平板试验数据对基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型进行了标定,并在二维低速问题中进行了应用。计算结果与试验的对比表明:基于高精度加权紧致非线性格式的... 为准确模拟航空工程中的转捩问题,在高精度数值风洞平台上采用低速平板试验数据对基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型进行了标定,并在二维低速问题中进行了应用。计算结果与试验的对比表明:基于高精度加权紧致非线性格式的γ-Re_θ转捩模型可准确模拟自然转捩、旁路转捩及分离转捩的位置,并且具有较低的网格敏感性;在中等雷诺数范围,层流区域和湍流区域有相同量级时,计算必须采用转捩模型才能准确模拟阻力系数。 展开更多

关键词 转捩模型 高精度格式 加权紧致非线性格式 湍流模型

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高精度非线性格式WCNS的分析研究与其应用 被引量：3

5

作者 刘昕 邓小刚 毛枚良 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期264-268,共5页

首先将Fourier方法推广于高维方向研究了五阶精度WCNS的特性,并与其他高阶格式进行比较。分析结果表明WCNS的高精度特性普遍接近甚至好于迎风偏置五阶显式格式EUW-5与Pade′标准格式。然后开展了WCNS的应用研究,采用高效率的WCNS-E-5数... 首先将Fourier方法推广于高维方向研究了五阶精度WCNS的特性,并与其他高阶格式进行比较。分析结果表明WCNS的高精度特性普遍接近甚至好于迎风偏置五阶显式格式EUW-5与Pade′标准格式。然后开展了WCNS的应用研究,采用高效率的WCNS-E-5数值模拟了含强激波的高维复杂流场。算例包括二维高超声速边界层对自由流扰动波的吸收问题以及三维球头绕流问题。计算结果反映出WCNS-E-5对激波等间断的良好捕捉能力,图像清晰光滑,数据准确可靠。 展开更多

关键词 高精度格式 加权紧致非线性格式 FOURIER分析 波吸收现象 粘性流动

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关于高阶精度WCNS格式的无粘通量分裂方法（英文） 被引量：2

6

作者 涂国华 陈坚强 +2 位作者 毛枚良 赵晓慧 刘化勇 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第12期1324-1344,共21页

高阶精度加权紧致非线性格式(WCNS)越来越广泛地应用于复杂流动数值模拟.WCNS可以与多种无粘通量分裂方法结合起来使用.但是,常见的通量分裂方法都是基于低阶格式发展起来的,目前还不清楚哪些通量分裂方法最适合WCNS,也不知道这些方法... 高阶精度加权紧致非线性格式(WCNS)越来越广泛地应用于复杂流动数值模拟.WCNS可以与多种无粘通量分裂方法结合起来使用.但是,常见的通量分裂方法都是基于低阶格式发展起来的,目前还不清楚哪些通量分裂方法最适合WCNS,也不知道这些方法与高阶格式结合时将会产生什么效果.表面热流计算是高超声速流动数值模拟的难点之一,为了在热流计算时选择合适的通量,研究了多种通量分裂方法的耗散大小.每种通量都可以表示成中心部分与耗散部分之和.这些通量的中心部分相同且非常简单,但是耗散部分较为复杂,且不同的通量分裂方法可导致不同的耗散表达式.通过对通量耗散进行分析可以发现耗散大小与网格界面两侧的物理量跳跃近似线性正相关.数值计算表明高阶格式得到的网格界面左右两侧的物理量跳跃通常远比低阶格式小,因而带来的通量耗散小.通过3个典型算例考察了通量耗散对热流计算的影响,其中包括高超激波/边界层干扰算例.基于对van Leer通量、Steger-Warming通量、KFVS通量、Roe通量、AUSM类通量和HLL类通量的考察,给出了通量选择建议. 展开更多

关键词 加权紧致非线性格式 激波/边界层干扰 Euler通量 高阶精度 热流

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高精度格式WCNS-E-5的Fourier分析与应用 被引量：2

7

作者 刘昕 邓小刚 毛枚良 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期329-333,共5页

对高精度加权紧致非线性格式WCNS-E-5进行了理论分析和应用研究。首先采用Fourier方法分析了WCNS-E-5与WCNS-5及其它高阶格式(迎风偏置格式EUW-5与标准格式)的差分误差特性,研究了它们在分辨效率方面的特性和相位误差在多维方向上的各... 对高精度加权紧致非线性格式WCNS-E-5进行了理论分析和应用研究。首先采用Fourier方法分析了WCNS-E-5与WCNS-5及其它高阶格式(迎风偏置格式EUW-5与标准格式)的差分误差特性,研究了它们在分辨效率方面的特性和相位误差在多维方向上的各向异性特性。分析结果显示WCNS-E-5与WCNS-5在色散与耗散特性方面优于EUW-5,分辨效率也普遍高于EUW-5和格式,而且它们的相位速度在多维方向上传播所表现的各向异性特性与其它高阶格式一致。WCNS-E-5的高精度特性与WCNS-5的一致,但在计算过程中少了三对角矩阵求解因而它的效率更高,于是采用WCNS-E-5数值模拟了二维/三维复杂流场,算例包括单涡斜向运动、二维Rie-mann问题以及存在分离的大攻角钝锥流动问题。计算结果体现了WCNS-E-5具有很低的数值耗散误差,它对激波、膨胀波和接触面等间断具有很好的捕捉能力,得到的图像清晰光滑,准确再现了真实流动现象。 展开更多

关键词 高精度格式 加权紧致非线性格式 复杂流动 FOURIER分析

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尺度无关高阶WCNS格式

8

作者 张子轩 董义道 +2 位作者 黄梓全 孔令发 刘伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期254-271,共18页

高速流场的数值模拟中,既要保证对小尺度结构的高保真分辨,又要实现对激波稳定、无振荡地捕捉.当前工程中广泛应用的高精度数值格式虽然都能一定程度地满足上述两种要求,但仍与理想目标存在较大差距.例如,模拟雷诺应力模型等小尺度问题... 高速流场的数值模拟中,既要保证对小尺度结构的高保真分辨,又要实现对激波稳定、无振荡地捕捉.当前工程中广泛应用的高精度数值格式虽然都能一定程度地满足上述两种要求,但仍与理想目标存在较大差距.例如,模拟雷诺应力模型等小尺度问题时,高精度格式在间断解附近易产生数值振荡.基于高精度格式所存在的上述问题,本文引入去尺度函数,探索了一种更加简单稳定的非线性权重构造方法,并将其应用于7阶精度加权紧致非线性格式WCNS,提出了一种尺度无关的7阶WCNS格式.该格式的性能与灵敏度参数和尺度因子的选择无关,并且在小尺度下仍可以有效捕捉流场激波.同时,该格式在间断处具有基本无振荡性质,且在任意尺度函数下保持尺度无关,并且在极值点处也能保持最优精度.本文还推导了7阶D权函数的形式.最后,在一维线性对流方程中验证了新格式在流场光滑区能够达到设计精度,并通过一系列数值实验证明了尺度无关的7阶WCNS格式在激波捕捉能力上具有良好表现,为WCNS格式改进和解决可压缩湍流等非线性问题提供了一种新途径. 展开更多

关键词 加权紧致非线性格式 去尺度函数 尺度无关 激波捕捉

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WCNS高精度并行软件的大规模计算研究 被引量：4

9

作者 王光学 张玉伦 +1 位作者 李松 邓小刚 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2012年第8期125-130,共6页

本文通过求解任意坐标系下的定常雷诺平均N-S方程和SST两方程湍流模型,采用五阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5),实现流场的高精度数值模拟;基于分布式存储系统,采用MPI并行编程环境、非堵塞通信机制和遗传算法负载平衡,实现高精度... 本文通过求解任意坐标系下的定常雷诺平均N-S方程和SST两方程湍流模型,采用五阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5),实现流场的高精度数值模拟;基于分布式存储系统,采用MPI并行编程环境、非堵塞通信机制和遗传算法负载平衡,实现高精度模拟软件的并行化。在国防科学技术大学高性能计算应用研究中心的"天河"系统上完成软件移植、测试,通过对DLR-F6翼身组合体的模拟,说明软件并行策略和开发的正确性。最后,实现某民机全机的高精度并行模拟,网格规模达到1亿,为下一步WCNS高精度并行软件的大规模工程实际应用打下了坚实基础。 展开更多

关键词 加权紧致非线性格式 大规模并行 非堵塞 数值模拟

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五阶HWCNS在低速复杂流场中的应用 被引量：1

10

作者 周云龙 刘伟 +2 位作者 董义道 王光学 邓小刚 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1-7,共7页

采用五阶精度显式混合加权紧致非线性格式求解雷诺平均NS方程;利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究。在不考虑转捩的情况下,采用SA一方程湍流模型研究混合加权紧致非线性格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压... 采用五阶精度显式混合加权紧致非线性格式求解雷诺平均NS方程;利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究。在不考虑转捩的情况下,采用SA一方程湍流模型研究混合加权紧致非线性格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响,并与实验结果进行对比分析。采用混合加权紧致非线性格式和SA一方程湍流模型模拟梯形翼高升力构型低速复杂流场,通过对总体气动特性和压力分布的分析,探讨五阶精度显式混合加权紧致非线性格式在低速复杂外形流动中的应用能力。结果表明,对30P-30N三段翼型,采用全湍流模拟方法可以得到较好的压力分布;对梯形翼高升力构型,在附着流和边界层小分离情况下混合加权紧致非线性格式有较好的模拟能力。 展开更多

关键词 高精度格式 混合加权紧致非线性格式 NAVIER-STOKES方程 低速流动 湍流模型

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稳态双曲守恒律问题的快速扫描WCNS方法

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作者 陈勋 蒋艳群 +1 位作者 张旭 胡迎港 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期763-774,共12页

非线性稳态双曲守恒律问题广泛存在于流体力学、优化控制、图像处理等领域,因此设计了求解此类问题的快速扫描加权紧致非线性格式(WCNS)。首先,在模型方程中引入时间导数项,将稳态问题转化为时间相关问题。方程通量导数采用三阶WCNS格... 非线性稳态双曲守恒律问题广泛存在于流体力学、优化控制、图像处理等领域,因此设计了求解此类问题的快速扫描加权紧致非线性格式(WCNS)。首先,在模型方程中引入时间导数项,将稳态问题转化为时间相关问题。方程通量导数采用三阶WCNS格式计算,时间导数采用三阶TVD Runge-Kutta方法计算。其次,结合Gauss-Seidel型迭代方法和有限次交替扫描顺序的快速扫描策略用于加快算法收敛速度。最后数值结果表明:快速扫描WCNS方法能达到三阶设计精度且具有很好的激波捕捉能力;相比未引入快速扫描策略的TVD Runge-Kutta WCNS方法,快速扫描WCNS方法收敛速度更快,计算效率更高。 展开更多

关键词 快速扫描方法 加权紧致非线性格式 稳态问题 双曲守恒律方程 计算效率

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