用虚拟黏性法构造Navier-Stokes方程黏性项的隐式格式

提出的虚拟黏性法是一种关于Navier-Stokes方程黏性项(黏性应力项和传热项)的隐式新方法。通过引入虚拟时间和虚拟黏性项,将隐式格式的构造大大简化,从而避免了大型复杂隐式差分方程组的常规求解。在虚拟时间推进过程中所需求解的方程组的系数矩阵是一个三对角矩阵,它具有计算简单且计算量小的优点。用模型方程和Navier-Stokes方程进行了数值仿真,研究各种参数对计算的影响,并在精度和效率上与显式方法进行比较,证实了算法的正确性和优势。最后分析了本文格式的适用范围。     

介绍一种适合于计算跨音速流动的混合差分格式

本文介绍MacCormack格式和迎风格式的一种混合差分格式。它适用于跨音速流计算。本文用它计算了绕圆弧翼型的跨音速流场,并详述了处理方法和结果。     

关于几个二阶显式差分格式的评述

本文着重讨论了MacCormack格式计算头部混合流场时出现的一些问题,当用不同的边界点算法与之配合时对计算稳定性的影响以及格式的稳定性在计算过程中的表现形式,比较了MacCormack格式与其他二阶格式的计算结果,在相同的边界算法的情况下各种格式的效能。本文也提出了一种新的物面边界的算法,其中用了特征概念,但又避免了传统特征线法的迭代过程。     

求解N-S方程的一个简单隐式算法

1.引言 近十几年来,求解分离流动的N-S方程的数值解法,取得了很大进展。显式有限差分解已发展得较为成熟。但由于稳定条件的限制,获得稳定解的计算时间较长。为了克服这一困难,发展了隐式方法,如隐式因式分解法和交替方向的隐式方法。但是这些方法都要求解三对角矩阵方程,同显式方法比较,程序复杂,每步计算时间较长。为了避免三对角矩阵迭代的困难,MacCormack提出了新的隐式算法,其计算迭代过程为两对角矩阵追杆。本文在[1]的基础上,提出了一种更为简单的隐式算法,其迭代过程     

用隐-显法解超音速紊流流过凹角的分离流动

众所周知,用显式的差分格式对时间相关的N-S方程求数值解时,时间步长须受稳定性条件的限制,计算效率较低。特别是在紊流附面层中,近壁面的节点必须位于粘性底层内,网格间隔十分小,由此确定的计算步长亦十分小。因此,欲达到稳定状态的结果要耗费大量的机时。本计算在近壁面的法线方向上的细网格区采用了守恒的“delta”形式的隐式格式,而在其余地区及流向方向仍采用MacCormack的两步显式格式,从而提高了计算效率。为了减小非线性振荡,还采用了[2]所提出的开关函数,取得了很好的结果。     

三维层流分离流动Navier-Stokes方程的数值解法

本文研究了配平翼和直角板的三维层流分离流动。利用反扩散的显隐式差分格式和显式混合差分格式对N-S方程和简化N-S方程作了计算,求得了流场的物理量分布。与已有数值结果比较,本文的结果是满意的。     

轴对称喷管流场分析的有限体积法

本应用有限体积法对轴对称喷管的跨音速流场进行了分析，采用显式预校两步MacCormack格式进行计算。运用隐式残差平均技术及当地时间步长来加速计算的收敛，提高格式的稳定性。对三个不同几何参数的轴对称喷管的数值分析表明，计算结果与试验数据吻合良好。     

球锥-柱-裙组合体超音速无粘流场的数值计算

本文叙述组合体超音速无粘流场的一种数值计算方法,跨越流场内部的间断面采用MacCormack二步显式差分格式(下称内间断“捕捉法”),在物面边界上混合使用两种计算方法。文中还论述了MacCormack二步格式的“异步”程序设计,对于低存贮量的计算机,可成倍提高计算速度。本文方法适用于钝锥、钝多锥,幂次体及钝锥-柱-裙组合体等轴对称物体,也可推广于身部非对称体的计算。大量计算表明,该方法简便、省机时、结果可靠、适用性强。     

再人体复杂外形无粘流场数值计算研究

本文在文[1,2,3]的基础上研究了非定常Euler方程的推进迭代方法,并将无波动、无自由参数的耗散差分格式(下称NND格式)发展为隐式、迎风格式,用以计算有差曲控制翼的再入复杂飞行器的育攻角、有侧滑角的超声速无粘绕流流场。其结果是准确的。本文的方法具有以下特点: 1.可以在同一计算程序中实现亚跨超流场的计算:在超声速区域,采用推进技术;在亚跨声速区,则自动选择推进迭代求解技术。 2.NND格式不仅具有公式简单,无自由参数的特点,而且过激波时满足熵条件,不会产生非物理解,也不发生振荡。 3.隐式差分格式的无条件稳定和Gauss-Seidel迭代的快速收敛,计算省时。 本文的方法曾用于烧蚀头部凹陷外形和航天飞机简化外形的计算,能自动选择迭代和推进区域。可以预言,如计算机条件许可,本方法可以用于大攻角的无粘流场计算。     

基于隐式大涡模拟的高超声速热流计算研究

传统的大涡模拟方法面临着很多的困难,新提出的隐式大涡模拟可以作为解决这些挑战的一个方法。目前,隐式大涡模拟方法主要是在有限体积法中应用,也可将隐式大涡模拟应用于有限差分方法,使方程的截断误差更容易被控制,提高了隐式大涡模拟方法的精度。首先推导了有限差分方法中隐式大涡模拟的方程以及证明了其有效性,并提出了有限差分方法应用隐式大涡模拟方法数值计算的要求,隐式大涡模拟方法具有应用简单、普适性强、计算效率高的特点。最后编写了隐式大涡模拟方法的程序进行了数值试验,应用于高超声速湍流流场的热流计算,验证了方法的正确性。     

一种求解透平叶栅三维流场的高精度TVD格式

本文提出了一种应用三阶精度Chakravarthy-OsherTVD格式求解环形透平叶栅三维定常流场的隐式近似因子分解方法。控制方程为柱座标速度分量表示的任意曲线座标系下的三维欧拉方程。采用Beam-Warming近似分解, 对隐式项进行迎风差分, 得到了时间精度为一阶、空间精度为5点三阶的隐式格式。算例对5点三阶和5点二阶精度的格式进行了比较。表明空间三阶精度隐格式对计算结果没有明显改进, 但收敛残差有较大降低。      

非对称体超音速无粘绕流流场数值计算

 本文给出了非对称再入飞行器的超音速三维无粘流场的数值计算方法。它归结为求解三个自变量—阶定常拟线性双曲型偏微分方程组的初边值问题。采用MacCormack二步显式差分格式。 为了说明计算方法的实际能力,对弯头钝锥和带控制翼的再入体作了计算。其精确度是令人满意的。     

用时间相关法计算喷管跨声速流场

本文用时间相关法完成了定常、无粘、跨声速喷管流动的计算。内部点参数用MacCormack差分格式计算,壁边界点参数用简化了的特征边界条件计算,轴上点参数用反射原理计算。计算表明:计算是收敛的,计算结果与实验数据符合良好。     

定常轴对称超音速喷管和超音速射流的计算

本文叙述轴对称超音速喷管和超音速射流的数值计算。内点用MacCormack有限差分格式,分步加粘性;边界用从特征关系列出的二阶精度格式;喷管口用Prandtl-Meyer流公式;射流边界用一个迭代过程确定。对有激波喷管和无激波喷管做了大量的数值实验,并作了比较和讨论,给出了三个喷管的计算结果。     

二维热传导方程第一边值问题的一种差分格式

构造了二维热传导方程第一边值问题的一种隐式差分格式 ,并证明了该格式的精度和可行性。该格式与常用的古典格式相比有较高的精度 ,同时也具有可操作性 ,便于计算。     

三元Navier-Stokes方程的数值计算——激波与附面层的相互干扰

前言 对于空气动力学所提出的问题,通常所需要的只是其定常解。稳定法被广泛地用来解决这类问题。显式格式更为简单,但稳定性要求很小的时间步长,因而计算机时间题是一个突出问题。为克服这一问题,近年来人们作了很多工作。本文采用了一个单步差分格式来计算三元激波与附面层干扰问题。此方法简单,在解的光滑区,格式具有形式上的二阶精度,并且格式是高度稳定的。计算中另一个问题是,在激波附近的     

超声速翼—身组合体Euler方程数值解

本文采用MacCormack二步显式差分格式,用空向推进法给出了超声速翼-身组合体Euler方程的数值解。应用薄翼假设生成简易的多区网格。采用Kentzer方案处理边界。计算中通过对横流速度型的修正改善了背风面压力分布特性,解决了推进中断问题,同时模拟出背风涡。     

声速再入体表面热流数值模拟研究

本文采用计算效率较高的标量对角化隐式NND格式，通过求解Navier-Stokes方程对影响再入体表面热流计算准确的诸因素进行了综合分析。研究了Steger-Warming通矢量分裂、VanLeer通矢量分裂和通量差分分裂方法及相应熵修正方法对热流的分辨能力，并阐明了在物面边界上采用二阶中心格式、二阶中心和二阶迎风混合格式、以及一阶迎风格式等不同边界格式对热流计算的影响。在此基础上，采用通量差分形式NND格式对钝锥和钝双锥高超声速粘性绕流进行了数值模拟，计算给出了与试验结果相吻合的热流分布。     

高超声速再入体表面热流数值模拟研究

本文采用计算效率较高的标量对角化隐式NND格式，通过求解Navier-Stokes方程对影响再入体表面热流计算准确的诸因素进行了综合分析，研究了Steger-Warming通矢量分裂、Van Leer通矢量分裂和通量差分分裂方法及相应熵修正方法对热流的分辨能力，并阐明了在物面边界上采用二阶中心格式、二阶中心和二阶迎风混合格式、以及一阶迎风格式等不同边界格式对热流计算的影响。在此基础上，采用通量差分形式NND格式对钝锥和钝双锥高超声速粘性绕流进行了数值模拟，计算给出了与试验结果相吻合的热流分布。     

固体火箭发动机一维非定常两相喷管流场计算

本文采用MacCormack预校二步差分格式对一维非定常两相流动喷管进行了数值求解,得到了固体火箭发动机压力建立过程中气相和凝相颗粒参数的变化规律.