空气动力学数值模拟的一种分量形式TVD格式

本文选取一个精度较高的ＴＶＤ限制子,把著名的二阶Ｍａｃ Ｃｏｒｍａｃｋ格式和Ｗａｒｍｉｎｇ－Ｂｅａｍ格式结合,构造了一种分量形成的二阶ＴＶＤ差分格式。通过两个典型算例的计算,并与ＥＮＯ格式的结果比较,显示了该格式精度高和计算逻辑简单的特点。     

基于速度空间非结构网格和守恒修正的改进离散速度方法

传统离散速度方法在求解跨流域流动问题时,通常只求解动理学模型方程,即Boltzmann-BGK方程。与传统方法不同,改进离散速度方法同步求解了动理学模型方程和相应的宏观伴随方程。通过这种方式,可以将分子碰撞影响考虑到宏观伴随方程的通量计算中,同时宏观方程预估得到的结果可以用于预估平衡态,从而实现Boltzmann-BGK方程的全隐式离散。这两点改进可以有效克服传统方法在连续和近连续流区域计算效率低、计算精度差的缺陷。为了进一步减少速度空间的网格量和避免数值求积时的Runge现象,采用了非结构网格结合矩形律来离散速度空间并引进守恒修正来强制满足相容性条件。算例测试表明,采用速度空间非结构网格和守恒修正可以有效减少改进离散速度方法的计算量和内存花销。     

数值模拟中的边界处理方法研究

为适应于模拟超声速流场中的一些特殊物理现象,研究了不同物理现象对边界处理的要求。针对激波、旋涡和声波等流场中典型的流动现象,采用常用的外推、特征和缓冲三类边界处理方法分别进行数值模拟。计算结果表明超声速流场边界采用外推技术,只适于计算带有激波的边界。特征方法还能适于旋涡运动的计算。声波的计算只能采用缓冲层技术。     

超声速横喷干扰湍流场数值模拟

本文探讨了超声速平板横向喷流干扰湍流流场的数值模拟方法。分别采用Roe、Harten-Yee及AUSM 格式对三维雷诺平均Navier-Stokes方程进行离散,湍流模拟应用Baldwin-Lomax代数模型,讨论了B-L模型中Fy最大值的不同选取方式。分析了数值格式、网格划分对计算结果的影响。将来流马赫数为5、喷流马赫数为3的实验结果与计算结果进行比较,选择了与实验符合较好的数值模拟方法,为进一步利用数值计算方法研究喷流干扰流场特性奠定基础。     

多介质流动改进型Level-Set重新初始化方法

根据Level-Set函数在网格点处的值,预估出间断面的位置,并对间断面附近网格点上的LS值作相应调整,使其保持距离函数的性质,能够避免由于重新初始化造成间断面位置移动的问题。数值计算采用高精度WENO格式,对于多个可压缩流问题进行了数值模拟,表明了该方法的有效性。     

小卫星通信数据格式研究

根据我国小卫星的发展现状和国外小卫星通信技术的发展趋势,简要分析了国内某型号小卫星在通信方面的不足,参考空间数据系统咨询委员会(CCSDS)制订的相关数据规范并结合实际情况,提出了一种改进现有通信格式的思路和方法,使之具有较好的规范性和通用性.     

快速大时间步长熵条件格式的分辨率研究

提出了高分辨率快速大时间步长熵条件格式的构造方法.用激波管问题对一族熵条件格式进行研究.在精度、步长、限制器方面进行了详细的数值实验,研究了同样计算量下各种格式的表现品质.从理论上保证了大时间步长格式的无振荡性质,从具体的数值实验分析中确定了大时间步长格式的分辨率问题.      

双曲型守恒律方程的一个大时间步长二阶TVD差分格式

本文根据Harten,A.的大时间步长差分分格式构造思想,为双曲型守恒律方程弱解计算构造了一个2K 3点大时间步长二阶显式差分格式——LTS-LF格式,得到了其在CFL限制K下为总变差不增差分格式(TVD格式)。文章按照Roe的方法推广格式到方程组情形,并就Burger’s方程和Euler方程组黎曼问题进行数值试验,结果令人满意。     

适于可压缩多尺度流动的紧致型激波捕捉格式

针对可压缩多尺度流动数值模拟特点,研究一种五阶高分辨率紧致型激波捕捉格式——紧致重构加权基本无振荡(CRWENO)格式。该格式利用非线性权系数将低阶紧致格式加权组合以达到高阶精度。在光滑区域蜕化成具有高分辨率的五阶线性紧致格式,在间断附近则能保持计算稳定无振荡。对CRWENO格式、目前广泛使用的加权基本无振荡(WENO)格式及两格式对应的线性格式(即五阶线性迎风格式和五阶紧致格式)进行数值性能研究,评估非线性权系数对格式耗散及频谱特性的影响。使用一维、二维、三维典型算例进行数值试验,探讨线性/非线性、紧致/非紧致格式在可压缩多尺度流动模拟中的优势和不足。结果表明,CRWENO格式在强压缩性流场模拟中能够稳定地捕捉激波,其紧致特性则改善了非线性格式普遍存在的耗散过大、分辨率较差的问题,使其能够清晰捕捉多尺度流动结构。因此,该格式在可压缩多尺度流动模拟中具有较大优势。     

一种改进的MUSCL格式

给出了一种改进的二阶精度的ＭＵＳＣＬ格式，并用来求解Ｅｕｌｅｒ方程，改进后的ＭＵＳＣＬ格式在线化插值步中，用Ｖａｎ Ｌｅｅｒ的插值斜率对特片变量进行插值，并对与熵波、剪切波对应的特片变量使用了小耗散的插值斜率，在迎风步采用Ｒｏｅ的近似黎曼解求得迎风通量。比较一维和二维的计算结果均可以看出，改进后的ＭＵＳＣＬ格式在消除数值振荡的同时，明显提高了流场间断的分辨率。