CFD中心格式时间相关推进步长的研究

admin · 发表于 2023-10-17 17:56:10

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雅宝题库解析：
时间相关法是一种求解定常Euler方程或N-S方程应用范围极广的方法。在复杂流动的工程计算中，基于中心格式显示添加人工粘性的时间相关法由于计算格式简单、计算量小，受到计算者重视。显示时间相关法涉及到时间步长的选取题目。时间步长的选取决定于稳定性的要求，但对于多维的Euler/Navier-Stokes方程来说，还没有严格的稳定性分析方法，所以时间步长的选取也没有严格的方法，都是些经验、半经验的公式，从而给计算者带来困难。本文采用中心格式加自适应人工粘性的数值格式模拟流场，给出了其中一种常用时间步长计算格式的推导过程和一种基于自适应人工粘性理论的新时间步长（迭代步长）的计算方法，新方法与传统方法的主要区别在于不需要计算特征值，从而简化了计算。为验证新时间步长的有效性，时间步长选取两种不同的计算格式（一个常用的格式和一个新的格式），采用结构化网格分别数值模拟了二维平板无粘激波反射，二维扩张喷管的无粘流动，圆弧凸包通道的无粘流动，平板边界层层流流动；采用非结构网格数值模拟了NACA0012翼型的无粘绕流。考察了使用迭代步长的计算结果，并和使用传统时间步长计算的稳定性和收敛速度进行了比较，分析了优缺点。最后为了进一步验证新时间步长的可行性，数值模拟了高超声速压缩拐角层流流动，并与以前文献中的结果进行了对比。通过这些数值实验证明在采用新时间步长进行数值模拟时，无论在计算简便性、计算结果、稳定性还是收敛速度上都取得到了比较好的效果。

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