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高超声速飞行器外形热流密度分布计算的高精度方法研究 被引量:5
1
作者 刘昕 邓小刚 毛枚良 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期157-161,共5页
为提高高超声速条件下飞行器表面热环境的计算精度,发展了高精度算法WCNS-E-5,并开展了热流密度分布的数值计算研究。该算法采用的是五阶精度加权显式非线性格式,结合四阶精度的二阶偏导数差分近似、四阶精度的边界格式,同时还对网格偏... 为提高高超声速条件下飞行器表面热环境的计算精度,发展了高精度算法WCNS-E-5,并开展了热流密度分布的数值计算研究。该算法采用的是五阶精度加权显式非线性格式,结合四阶精度的二阶偏导数差分近似、四阶精度的边界格式,同时还对网格偏导数及温度梯度也离散为四阶精度。通过求解三维Navier-Stokes方程,数值研究了高超声速飞行器外形如钝锥和双椭球体的物面热流密度分布。模拟结果表明,这种保证全流场高精度的WCNS-E-5得到的流场图像清晰、真实。与通常的二阶算法MUSCL对比,WCNS-E-5具有更高的流线分辨率,获得的热流密度更接近于实验测得分布。 展开更多
关键词 加权技术 非线性格式 WCNS-E-5 热流密度分布 高超声速流动 NAVIER-STOKES方程
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扩散方程九点格式的保正性与极值性 被引量:3
2
作者 袁光伟 《数值计算与计算机应用》 2021年第2期134-145,共12页
针对任意四边形网格上扩散方程已有的九点格式,引入适当的限制器进行改写,证明了所得到的非线性格式具有强保正性,且该非线性格式的解若存在的话即为九点格式的一个正的解.并进一步讨论了保持离散强极值原理的格式.
关键词 扩散方程 九点格式 非线性格式 强极值原理 限制器
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基于雷诺应力模型的高精度分离涡模拟方法 被引量:15
3
作者 王圣业 王光学 +1 位作者 董义道 邓小刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第18期113-129,共17页
基于Speziale-Sarkar-Gatski/Launder-Reece-Rodi(SSG/LRR)-ω雷诺应力模型发展了一类分离涡模拟方法,结合高精度加权紧致非线性格式在典型翼型及三角翼算例中进行了验证,并和传统基于线性涡粘模型的分离涡模拟方法进行了对比.结果表明... 基于Speziale-Sarkar-Gatski/Launder-Reece-Rodi(SSG/LRR)-ω雷诺应力模型发展了一类分离涡模拟方法,结合高精度加权紧致非线性格式在典型翼型及三角翼算例中进行了验证,并和传统基于线性涡粘模型的分离涡模拟方法进行了对比.结果表明:基于SSG/LRR-ω模型的分离涡模拟方法,提高了原雷诺应力模型对非定常分离湍流的模拟能力;同时相比于传统基于线性涡粘模型的分离涡模拟方法,尤其是在翼型最大升力迎角和三角翼涡破裂迎角附近,该方法在平均气动力预测的准确度、分离湍流模拟的精细度等方面更加优秀. 展开更多
关键词 湍流流动 雷诺应力模型 分离涡模拟 加权紧致非线性格式
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Assessment of Two Turbulence Models and Some Compressibility Corrections for Hypersonic Compression Corners by High-order Difference Schemes 被引量:12
4
作者 TU Guohua DENG Xiaogang MAO Meiliang 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CSCD 2012年第1期25-32,共8页
The Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model, the shear-stress transport (SST) turbulence model and their compressibility corrections are revaluated for hypersonic compression comer flows by using high-order differ... The Spalart-Allmaras (S-A) turbulence model, the shear-stress transport (SST) turbulence model and their compressibility corrections are revaluated for hypersonic compression comer flows by using high-order difference schemes. The compressibility effect of density gradient, pressure dilatation and turbulent Mach number is accounted. In order to reduce confusions between model uncertainties and discretization errors, the formally fifth-order explicit weighted compact nonlinear scheme (WCNS-E-5) is adopted for convection terms, and a fourth-order staggered central difference scheme is applied for viscous terms. The 15° and 34° compression comers at Mach number 9.22 are investigated. Numerical results show that the original SST model is superior to the original S-A model in the resolution of separated regions and predictions of wall pressures and wall heat-flux rates. The capability of the S-A model can be largely improved by blending Catris' and Shur's compressibility corrections. Among the three corrections of the SST model listed in the present paper, Catris' modification brings the best results. However, the dissipation and pressure dilatation corrections result in much larger separated regions than that of the experiment, and are much worse than the original SST model as well as the other two corrections. The correction of turbulent Mach number makes the separated region slightly smaller than that of the original SST model. Some results of low-order schemes are also presented. When compared to the results of the high-order schemes, the separated regions are smaller, and the peak wall pressures and peak heat-flux rates are lower in the region of the reattachment points. 展开更多
关键词 AERODYNAMICS high-order weighted compact nonlinear scheme hypersonic compression comers turbulence models compressibility corrections shock/boundary layer interactions shock waves
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DLR-F6翼身组合体的高阶精度数值模拟 被引量:12
5
作者 王运涛 孙岩 +2 位作者 王光学 张玉伦 李伟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2923-2929,共7页
基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS)和剪切应力输运(SST)两方程湍流模型,开展了DLR-F6翼身组合体的高阶精度数值模拟研究。主要目的是确认WCNS模拟跨声速典型运输机构... 基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS)和剪切应力输运(SST)两方程湍流模型,开展了DLR-F6翼身组合体的高阶精度数值模拟研究。主要目的是确认WCNS模拟跨声速典型运输机构型的能力。采用粗、中、细3套网格开展了网格收敛性研究,从气动特性、压力分布、表面流态等方面研究了网格密度对DLR-F6翼身组合体气动特性的影响;采用中等网格开展了来流迎角对气动特性的影响研究。通过与试验数据、CFL3D软件和TRIP软件计算结果的对比,表明网格密度主要影响激波位置和压差阻力系数,同时对翼身结合部分离区大小有一定影响;采用高阶精度计算方法显著提高了气动力系数的模拟精度,力矩系数数值模拟结果与试验的差异有待进一步分析。 展开更多
关键词 RANS方程 WCNS 流场模拟 网格密度 气动特性
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高精度格式WCNS-E-5计算物面热流 被引量:7
6
作者 刘昕 邓小刚 +1 位作者 毛枚良 宗文刚 《计算物理》 CSCD 北大核心 2005年第5期393-398,共6页
采用加权紧致非线性格式WCNS_E_5,四阶精度的二阶导数差分近似以及四阶精度的边界格式构造了高精度算法,对高超声速粘性流动的物面热流进行数值研究.首先考察了壁面网格雷诺数对驻点热流的影响,然后开展了边界格式对热流计算结果影响的... 采用加权紧致非线性格式WCNS_E_5,四阶精度的二阶导数差分近似以及四阶精度的边界格式构造了高精度算法,对高超声速粘性流动的物面热流进行数值研究.首先考察了壁面网格雷诺数对驻点热流的影响,然后开展了边界格式对热流计算结果影响的研究,最后对大攻角钝锥绕流进行了数值模拟.研究结果表明:WCNS_E_5能降低边界层内网格分辨率,全场高精度的WCNS_E_5计算得到的流场图像清晰、真实、分辨率高,热流值准确、可靠. 展开更多
关键词 高精度格式 加权紧致非线性格式 NAVIER-STOKES方程
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基于转捩模型及声比拟方法的高精度圆柱分离涡/涡致噪声模拟 被引量:6
7
作者 王光学 王圣业 +1 位作者 葛明明 邓小刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期170-180,共11页
基于七阶加权紧致非线性格式(WCNS-E8T7),结合延迟分离涡模拟(DDES)和Ffowcs WilliamsHawkings声比拟方法,对亚临界雷诺数下单圆柱、圆柱-翼型的分离涡/涡致噪声问题进行了数值模拟.针对亚临界雷诺数下圆柱尾迹中的转捩问题,发展了基于... 基于七阶加权紧致非线性格式(WCNS-E8T7),结合延迟分离涡模拟(DDES)和Ffowcs WilliamsHawkings声比拟方法,对亚临界雷诺数下单圆柱、圆柱-翼型的分离涡/涡致噪声问题进行了数值模拟.针对亚临界雷诺数下圆柱尾迹中的转捩问题,发展了基于γ-Reθ模型高精度转捩-延迟分离涡模拟(Tran-DDES)方法,并与传统基于全湍流剪切应力输运(SST)模型的高精度DDES方法进行了对比.单圆柱模拟结果表明:传统SST-DDES方法会造成平均流场的回流区增大,压差阻力偏小等问题;而添加转捩模型的Tran-DDES方法与实验符合得很好.圆柱尾迹中添加翼型后,翼型对圆柱附近流场产生影响,使SST-DDES方法造成的圆柱后回流区偏大的问题减弱,并与Tran-DDES模拟结果差异变小.但在脉动量预测以及脉动产生的噪声预测方面, Tran-DDES方法仍与实验符合得更好. 展开更多
关键词 转捩模型 气动声学 分离涡模拟 加权紧致非线性格式
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三角翼涡破裂的高精度数值模拟 被引量:6
8
作者 王光学 邓小刚 +1 位作者 王运涛 刘化勇 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期489-494,共6页
采用5阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)数值模拟65°后掠角尖前缘三角翼的大攻角跨声速绕流流场,考察低耗散、高分辨率的WCNS-E-5格式对于三角翼涡破裂模拟的适用性,及激波旋涡干扰对涡破裂点位置的影响,重点研究三角翼大攻角... 采用5阶精度的加权紧致非线性格式(WCNS-E-5)数值模拟65°后掠角尖前缘三角翼的大攻角跨声速绕流流场,考察低耗散、高分辨率的WCNS-E-5格式对于三角翼涡破裂模拟的适用性,及激波旋涡干扰对涡破裂点位置的影响,重点研究三角翼大攻角旋涡破裂点的突然前移.通过求解任意坐标系下的非定常雷诺平均N-S方程,采用WCNS-E-5和SST两方程湍流模型,与试验结果和文献计算结果对比,表明既有高阶精度又能光滑捕捉激波的WCNS格式在模拟三角翼旋涡破裂方面具有一定优势,其数值结果与试验结果吻合较好,三角翼大攻角旋涡破裂点的突然前移是由于跨声速流场的激波旋涡干扰. 展开更多
关键词 三角翼 加权紧致非线性格式 大攻角 跨声速流动 数值模拟
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High-order maximum-principle-preserving and positivity-preserving weighted compact nonlinear schemes for hyperbolic conservation laws 被引量:3
9
作者 Lingyan TANG Songhe SONG Hong ZHANG 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2020年第1期173-192,共20页
In this paper,the maximum-principle-preserving(MPP)and positivitypreserving(PP)flux limiting technique will be generalized to a class of high-order weighted compact nonlinear schemes(WCNSs)for scalar conservation laws... In this paper,the maximum-principle-preserving(MPP)and positivitypreserving(PP)flux limiting technique will be generalized to a class of high-order weighted compact nonlinear schemes(WCNSs)for scalar conservation laws and the compressible Euler systems in both one and two dimensions.The main idea of the present method is to rewrite the scheme in a conservative form,and then define the local limiting parameters via case-by-case discussion.Smooth test problems are presented to demonstrate that the proposed MPP/PP WCNSs incorporating a third-order Runge-Kutta method can attain the desired order of accuracy.Other test problems with strong shocks and high pressure and density ratios are also conducted to testify the performance of the schemes. 展开更多
关键词 hyperbolic conservation law maximum-principle-preserving(MPP) positivity-preserving(PP) weighted compact nonlinear scheme(WCNS) finite difference scheme
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湍流模型离散精度对数值模拟影响的计算分析 被引量:5
10
作者 王运涛 孙岩 +2 位作者 王光学 张玉伦 李松 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1453-1459,共7页
基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS),通过改变物面法向第一层网格间距,开展了剪切应力输运(SST)两方程模型不同离散精度的数值分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂... 基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程和结构网格技术,采用五阶空间离散精度的加权紧致非线性格式(WCNS),通过改变物面法向第一层网格间距,开展了剪切应力输运(SST)两方程模型不同离散精度的数值分析。主要目的是为高阶精度格式在复杂外形上的应用提供技术支撑。计算模型包含了低速NLR 7301两段翼型和高速RAE2822翼型,研究内容主要包括湍流模型的二阶精度离散和五阶精度离散两种方式对收敛历程、边界层湍流黏性系数分布、边界层速度分布、压力系数分布以及气动特性的影响。在与试验数据对比的基础上,计算结果表明:对于不同的第一层物面法向网格间距,湍流模型离散精度对低速绕流计算结果有比较明显的影响,对于高速小迎角附着流动计算结果影响不明显;相对于湍流模型二阶精度离散,湍流模型高阶精度离散网格敏感性较弱,具有更高的数值模拟精度,但收敛性略差。 展开更多
关键词 湍流模型 RANS方程 加权紧致非线性格式 数值模拟 网格密度 气动特性
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基于深度残差网络的高精度自然转捩模拟方法 被引量:5
11
作者 郑天韵 王圣业 +1 位作者 王光学 邓小刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期269-280,共12页
结合机器学习的湍流模型是流体力学领域的研究热点之一.现有方法主要将实验/数值的数据用于重构或修正湍流涡黏性和雷诺应力,鲜有针对转捩问题的研究.本文利用深度残差网络(ResNet)重构了间歇因子与流场平均量间的映射函数,并与Spallart... 结合机器学习的湍流模型是流体力学领域的研究热点之一.现有方法主要将实验/数值的数据用于重构或修正湍流涡黏性和雷诺应力,鲜有针对转捩问题的研究.本文利用深度残差网络(ResNet)重构了间歇因子与流场平均量间的映射函数,并与Spallart-Allmaras(SA)模型耦合,发展了一种类代数转捩模型.结合高精度加权紧致非线性格式(WCNS-E6E5)在转捩平板和S809翼型算例中进行了验证,并与四方程的SST-γ-Reθ转捩模型进行了对比,结果表明:纯数据驱动的ResNet模型能够准确预测间歇场,很大程度上改善了SA模型对自然转捩流动的模拟能力;训练数据仅基于两个零压力梯度转捩平板,模型能够应用于S809翼型不同迎角的情况,预测的升阻力特性和摩擦系数分布接近SST-γ-Reθ转捩模型的结果;在此基础上,相较SST-γ-Reθ模型节省了超过30%的计算成本.本研究显示了机器学习方法在转捩模型构建中的强大潜力. 展开更多
关键词 转捩流动 神经网络 间歇因子 加权紧致非线性格式
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高阶精度非线性加权格式权函数研究综述
12
作者 毛枚良 白进维 +2 位作者 闵耀兵 马燕凯 江定武 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1-14,I0001,共15页
在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格... 在简述用于捕捉间断的非线性格式发展历程的基础上,依托五阶精度WENO格式,介绍了非线性加权格式在候选模板集选取、光滑度指标计算方法及其与非线性权的函数关系等方面做出的努力。对于非等宽候选模板集的情况,给出了保证非线性加权格式精度的非线性权的量阶关系,强调了光滑度指标计算方法对格式精度和效率的重要性,提出了进一步开展多宽度模板集非线性加权格式研究的建议。 展开更多
关键词 高阶精度非线性格式 非线性加权方法 极值点降阶问题 非等宽候选模板集 计算流体力学
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一种光滑型TENO非线性加权的WCNS格式
13
作者 吴文昌 马燕凯 +2 位作者 韩省思 闵耀兵 燕振国 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期162-175,共14页
可压缩湍流流动广泛存在于航空航天领域,流场中激波间断与多尺度湍流共存使得高精度数值模拟面临巨大挑战。为了提升复杂湍流模拟的精度,在加权紧致非线性格式(WCNS)框架下,发展基于目标基本无振荡(TENO)格式加权策略的WCNS-T格式,并进... 可压缩湍流流动广泛存在于航空航天领域,流场中激波间断与多尺度湍流共存使得高精度数值模拟面临巨大挑战。为了提升复杂湍流模拟的精度,在加权紧致非线性格式(WCNS)框架下,发展基于目标基本无振荡(TENO)格式加权策略的WCNS-T格式,并进一步从兼顾数值计算收敛性和精度的角度提出光滑型S-TENO非线性加权方法及其WCNS-ST格式。通过频谱特性分析、一维Lax和Osher-Shu算例、二维双Mach反射算例测试了发展的WCNS-ST格式对于间断与高频波的捕捉能力;通过二维圆柱层流绕流与三维30P30N多段翼型的自适应湍流模拟,重点对比研究了原始TENO加权与当前的S-TENO加权在黏性复杂流动中的收敛特性及其对数值计算结果的影响。研究发现,当前提出的S-TENO非线性加权保持了原始TENO非线性加权的色散耗散特性及激波捕捉方面的能力,同时明显改善了WCNS-JS和WCNS-Z格式中非线性耗散过大的问题;S-TENO非线性加权显著改善了原始TENO非线性加权中权值阶跃导致的收敛困难问题。以上结果表明,当前提出的光滑型S-TENO非线性加权及其WCNS-ST格式在实际复杂构型流动数值模拟中兼顾精度和收敛性,更加适用于复杂工程应用场景。 展开更多
关键词 加权紧致非线性格式 目标基本无振荡 非线性加权 可压缩湍流模拟 高阶精度有限差分方法
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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
14
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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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
15
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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高精度格式WCNS-E-5的Fourier分析与应用 被引量:1
16
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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基于边界变差最小的高精度有限差分格式构造 被引量:1
17
作者 张昊 谢春晖 +2 位作者 董义道 王东方 邓小刚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期185-197,共13页
从加权紧致非线性(WCNS)高精度有限差分格式出发,在其重构形式的基础上,根据边界变差最小(BVD)原理,遵循单元边界两侧重构物理量值之差最小的准则,在每个单元内通过两步空间重构,构造了一种新的高精度有限差分格式。一般对WCNS等加权非... 从加权紧致非线性(WCNS)高精度有限差分格式出发,在其重构形式的基础上,根据边界变差最小(BVD)原理,遵循单元边界两侧重构物理量值之差最小的准则,在每个单元内通过两步空间重构,构造了一种新的高精度有限差分格式。一般对WCNS等加权非线性格式的改进都是基于改善色散耗散特性、优化非线性权、提高分辨率等单一途径,将它们作为重构候补函数进行结合,既保持了各自优势所在,又能控制格式整体黏性,所得格式具有丰富的应用场景。通过数值实验,将结果与单一格式进行对比,新格式既能在流场光滑区保证设计的精度,对激波等间断附近的振荡也有很好的抑制作用,提高了对高波数区的分辨率,而且在长时间计算后也有较为精确的结果。面向广泛发展的数值格式,还可以构造出其他新方法,对包含强间断和多尺度的流动问题可以获得更好的结果。 展开更多
关键词 有限差分离散 高精度格式 WCNS 激波捕捉 空间重构
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预处理JFNK方法及其在大气方程中的初步应用 被引量:1
18
作者 王光辉 谷湘潜 公敬 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2012年第1期13-19,共7页
为提高数值求解大气方程的速度,研究了预处理JFNK(Jacobian-Free Newton-Krylov)方法及其在大气方程中的应用。这是一种非线性外循环Newton迭代与线性内循环Krylobv迭代相结合的快速算法,其优点是进行外循环Newton迭代时不要求Jacobian... 为提高数值求解大气方程的速度,研究了预处理JFNK(Jacobian-Free Newton-Krylov)方法及其在大气方程中的应用。这是一种非线性外循环Newton迭代与线性内循环Krylobv迭代相结合的快速算法,其优点是进行外循环Newton迭代时不要求Jacobian矩阵的形成和存储;它的有效性取决于内循环中线性系统的预处理。首先介绍了JFNK算法,然后以浅水波方程为例,描述了非线性残值的形成、预处理矩阵的构造及其在JFNK算法中的应用。试验结果表明:对内循环线性系统进行适当的预处理,能大幅度提高JFNK算法的运算速度。因而,JFNK是一种值得在大气方程中推广应用的方法。 展开更多
关键词 全隐式非线性格式 JFNK算法 预处理方法 浅水波方程 NEWTON迭代法
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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
19
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ν_(t)尺度方程的雷诺应力模型初步研究
20
作者 陈彦君 王圣业 +1 位作者 符翔 刘伟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期233-241,共9页
雷诺应力模型一直是湍流模式理论研究的前沿和难点,而提高数值鲁棒性是其广泛开展工程应用的关键.借鉴经典的k-k L湍流模型,本文构造了一种新的ν_(t)尺度方程,并将其用于耦合SSG/LRR模式从而形成SSG/LRR-ν_(t)雷诺应力模型.通过零压... 雷诺应力模型一直是湍流模式理论研究的前沿和难点,而提高数值鲁棒性是其广泛开展工程应用的关键.借鉴经典的k-k L湍流模型,本文构造了一种新的ν_(t)尺度方程,并将其用于耦合SSG/LRR模式从而形成SSG/LRR-ν_(t)雷诺应力模型.通过零压力梯度湍流平板边界层、翼型尾迹流、超声速方腔流和NACA0012翼型45°迎角分离流动4个标准算例对新模型进行了验证与确认.同时,为了测试模型的数值鲁棒性,采用高精度数值格式对模型方程进行了离散求解,并与SA涡粘模型和SSG/LRR-ω雷诺应力模型进行对比.结果表明:ν_(t)尺度方程在黏性壁面边界严格为零,相比传统的ω尺度,具有更好的数值鲁棒性,从而可实现新模型与高精度数值格式的匹配并获得更好的网格收敛效率;新模型具备雷诺应力模型的传统优势,可对拐角流动进行很好的模拟;具备尺度自适应能力,对于非定常分离流动的模拟存在一定的潜力. 展开更多
关键词 湍流流动 雷诺应力模型 分离流动 加权紧致非线性格式
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