动量插值与完全压力校正算法及交错网格SIMPLE算法的比较

对流体力学数值方法进行了扼要叙述,并比较各自优缺点。概述了有限体积法处理对流项的常用方案,重点描述了近年来为解决速度与压力耦合问题而提出的基于非交错网格(或同位网格)的完全压力校正算法(CPC),并与同样基于非交错网格动量插值算法(MI)以及传统的基于交错网格的SIMPLE(Semi-implicitMethodforPressure-linkedEquations)算法进行了比较。最后用二维顶盖驱动方腔流动为例,将CPC算法与传统的SIMPLE算法进行比较。结果表明,CPC算法结果准确,且程序上实现起来容易得多。

求解N-S方程SIMPLE算法的半交错网格研究

运用半交错网格设置对不可压缩流动的 Navier- Stokes方程进行数值离散求解 ,文中对不合理压力场产生的原因及抑制方法进行了探讨 ,导出了压力控制体界面上速度的修正表达式。作为算例 ,本文采用区域湍流模化方法 ,在核心区采用标准 k-ε模型 ,在近壁区采用单方程低雷诺数模型 ,对封闭转 -静盘腔、具有径向出流的转 -静盘腔和非规则环形通道内的流动进行了数值模拟 ,并与实验数据进行了对比分析 。

贴体曲线坐标系中的非交错网格的SIMPLE算法

提出了在贴体坐标系中非交错网格的ＳＩＭＰＬＥ 算法，通过对控制界面上的逆变速度分量作特殊加权平均处理，可避免在非交错网格中产生压力波动而连续性方程又无法检测出来的问题．

应用非交错网格的SIMPLE算法计算柱塞式化油器内部流场

从描述柱塞式化油器胶体内部流场的基本微分方程出发，应用非交错网格的SIMPM算法将其离散成代数方程迭代求解，并阐述了壁面函数、边界条件如何转化成代数方程中的源项、以及如何保证计算收敛等方面的工作；通过算例比较，证明了程序的可靠性；最后计算柱塞在全开、半开、经济工况下的二维流场，得出了流速矢量图。

非正交同位网格中的SIMPLE算法

利用有限体积法建立了非正交同位网格系统中的压力校正方程,详细给出了压力校正方程的离散形式,并对正方腔及倾斜角为45°的斜方腔内流场进行了数值模拟计算.结果表明,非正交同位网格系统中的SIMPLE算法具有编程简单,计算量、存储量小,计算效率高,收敛速度快的优点,可用于几何形状比较复杂流场的计算.

基于非结构化同位网格的SIMPLE算法

通过基于非结构化网格的有限体积法对二维稳态Navier-Stokes方程进行了数值求解。其中对流项采用延迟修正的二阶格式进行离散;扩散项的离散采用二阶中心差分格式;对于压力-速度耦合利用SIMPLE算法进行处理;计算节点的布置采用同位网格技术,界面流速通过动量插值确定。本文对方腔驱动流、倾斜腔驱动流和圆柱外部绕流问题进行了计算,讨论了非结构化同位网格有限体积法在实现SIMPLE算法时,迭代次数与欠松弛系数的关系、不同网格情况的收敛性、同结构化网格的对比以及流场尾迹结构。通过和以往结果比较可知,本文的方法是准确和可信的。

基于SIMPLER算法的多重网格方法研究

以二维方腔顶盖驱动流为模型,将多重网格方法和SIMPLER算法进行耦合,对不同雷诺数下多重网格加速SIMPLER算法和SIMPLER算法的计算效率进行了对比,数值计算表明:多重网格加速SIMPLER算法不仅能够解决SIMPLER算法不能准确模拟较高雷诺数流场的问题,而且其计算效率远远高于SIMPLER算法。本文也对松弛因子的选取、多重网格实现形式以及网格层数对多重网格加速SIMPLER算法的影响进行了研究,从而为多重网格加速SIMPLER算法的实施提供了计算技术。

一种基于三角形非结构化网格SIMPLE算法的程序设计

为了深入研究解决流动问题的基本算法,提出了一种三角形非结构化网格上SIMPLE算法的计算机程序设计。利用FORTRAN语言的特点,采用自定义变量存储控制单元以及界面信息。单元变量中定义了指向相邻单元和界面的指针,通过对网格文件所提供拓扑信息的读取对这些指针进行赋值,从而建立计算所需的基本数据结构。这样,就避免了采用数组直接存储网格拓扑信息,大大增加了程序的可读性、拓展性和二次开发潜力。通过顶盖驱动流、后台阶流以及圆柱绕流几个经典计算流体力学算例的验证,该程序计算收敛良好,精度较高,所得结果符合物理实际。因而,可在此基础上开发更具实际应用价值的三维程序。

多重网格技术在SIMPLE算法中的应用及结果的不确定性分析

将多重网格技术应用于SIMPLE算法 ,对方腔顶盖驱动流问题进行求解 ,并运用Richardson外推法进行了计算结果的不确定度分析 .与单重网格计算的对比表明 ,多重网格技术的应用不仅大大减少了计算的迭代次数、CPU占用时间 ,加速收敛的效果明显 ,而且使计算结果的不确定度分析工作量减小 。

同位网格SIMPLE算法在水沙运动数值模拟中的应用

文章研究了应用于不可压缩流体流动的SIMPLE算法来模拟黄河泥沙运移过程,尝试把同位网格中的SIMPLE算法应用到河流动力学计算中,数值实验表明该方法能够合理地反映流场和泥沙冲淤过程,在程序设计上比在交错网格中更为简洁,而且模拟结果也更加准确可靠。

基于非正交同位网格的SIMPLE算法及应用

利用有限容积法建立了基于非正交同位网格的SIMPLE算法.详细给出了控制方程以及压力修正方程的离散过程,并对倾斜度分别为45°和30°的斜方腔内的流场进行了数值模拟,同时验证了算法及程序的正确性.在此基础上模拟人字形屋顶房间复杂房间内的气流分布.结果表明,基于非正交同位网格的SIMPLE算法具有编程简单、计算量存储量小、计算效率高等优点,可用于几何形状比较复杂流场的计算.

多重网格技术对SIMPLER算法的加速性能研究

将多重网格技术引入SIMPLER算法以加快其收敛速度,从而节约计算时间。通过计算不同雷诺数下的二维方腔顶盖驱动流,研究了多重网格方法中的V循环、W循环对SIMPLER算法的加速效果,并讨论了网格层数对加速性能的影响。研究结果表明,在不同雷诺数下,多重网格方法均可以起到良好的加速效果;在相同雷诺数和精度要求下,W循环方式的外迭代次数少于V循环方式的外迭代次数,而且网格层数对多重网格加速性能的影响并不显著。

以压力为变量解可压流动的非交错网格SIMPLE方法研究

提出一种以压力为基本求解变量的非交错网格ＳＩＭＰＬＥ方法，用来计算可压缩流动。本方法的特点在于将适用于不可压缩流动计算的ＳＩＭＰＬＥ方法加以扩展，使之也适用于可压缩流动的计算，因而有较大的适用范围。对亚音速、跨音速及超音速等３个较典型的算例进行了数值计算，计算结果与实验及文献的结果符合较好。

时间-空间高阶精度矩形交错网格隐式有限差分声波正演模拟

有限差分方法因其操作简单、计算消耗低而成为地震勘探领域中最为常用的数值模拟方法之一,然而用离散的显式差分算子数值逼近地震波动方程中的连续导数容易导致数值频散,并且基于正方形网格离散形式的有限差分方法对不同地质模型的适应性较低.针对一阶变密度声波方程的数值模拟,本文发展了一种适用于矩形网格离散形式的时间高阶空间隐式有限差分格式,可以有效压制时间和空间频散,同时灵活的网格剖分增强了其应用的广泛性.基于本文矩形交错网格时间高阶空间隐式有限差分格式的时空域频散关系和变量替换的思想,首先采用泰勒级数展开方法求解不同方向的非轴上时间差分系数及轴上空间差分系数,使本文差分格式可以获得任意偶数阶时间和空间精度.为了进一步提高本文差分格式在更大波数区域的空间模拟精度,我们采用线性优化方法来求取新的轴上空间差分系数用于一阶变密度声波方程的波场迭代求解中.频散、稳定性分析及数值模拟算例表明:相比于传统十字形空间域隐式有限差分格式,本文矩形交错网格时间高阶空间隐式有限差分格式在精度、稳定性和效率方面均具有优势.

水环境数值模拟—SIMPLE算法研究与进展

在查阅了众多国内外有关水环境数值模拟文献的基础上,重点考察应用SIMPLE类算法进行数值模拟并同时提出改进的研究。从算法的收敛速度;校正方程;所采用的网格形式三个方面对SIMPLE算法以及在该算法的基础上经改进得到的SIMPLER、SIM-PLEC、SIMPLEX等SIMPLE类算法的研究状况进行了论述。最后,在以上论述的基础上,对SIMPLE类算法的发展趋势进行了分析预测。

GAMMA格式及DATE方法在SIMPLE算法中的应用

为了提高N-S方程数值计算的精度并解决压力-速度的耦合问题,将GAMMA格式、DATE方法与SIMPLE算法相结合,得到了一种高精度非结构同位网格下的SIMPLE算法.该算法用GAMMA格式离散对流项,用DATE方法处理方程求解过程中压力-速度的耦合问题,可以弥补传统动量插值法不能处理强非线性压力场的不足,保证对流项离散的稳定性及高精度特性.

基于Simple算法的方腔驱动流问题数值模拟

在计算流体力学的研究中,为了检验各种求解二维纳维司托克斯(NS)方程的数值方法的有效性,常常计算方腔驱动流问题。使用Simple算法求解NS方程,并用Fluent软件对标准计算流体力学测试算例——方腔驱动流问题进行了模拟分析,对不同雷诺数和网格大小下的计算结果进行了研究对比,计算结果与文献中的基准解符合良好。

以SIMPLE算法求解瞬态二维顶板驱动方腔流动问题

采用SIMPLE算法分析二维顶板驱动方腔内流动问题,介绍以这一算法求解方腔流动问题中所应用的流场控制方程与计算域离散、网格构建、边界条件处理的基本技术.所得到的结果与涡量-流函数法求解同一问题的计算结果进行了对比,并讨论了这两种方法的异同点.

基于修正交错网格方案的RFG-FFT算法

本文提出了修正的交错网格方案结合基于快速傅里叶变换(FFT)的算法,用于减少快速算法中近场修正矩阵的计算负担.该方案首先使用两套交错的网格分别用于场点和源点的投影,其后为了进一步提高拟合精度,对部分网格间的格林函数值进行了修改.实验表明将提出的方案与实系数拟合格林函数FFT方法结合,提高了近场拟合元素的精度,因此减少了近场修正矩阵中元素的个数.从而,新的方案降低了总的内存需求和计算时间.

MAC算法和交错网格计算开口方腔流动

二维方腔流动是不可压缩黏性的典型流动,可以用来检验各种数值算法计算精度和可靠性。基于Matlab编程,采用交错网格MAC算法求解两端开口方腔流动,对流项采用二阶中心差分,扩散项采用二阶中心差分格式,得到流动达到稳定状态时各物理量的分布。