三维空间二阶精度流体体积界面重构方法

给出三维空间网格模板含81个单元的最小二乘流体体积界面重构方法,并和Youngs方法及网格模板含125个单元的最小二乘流体体积界面重构方法进行比较.静态和动态的测试例子均表明:该方法能精确重构任意方向的平面界面,对C2光滑曲面它能达到二阶收敛精度.和网格模板含125个单元的最小二乘流体体积界面重构方法相比,在达到同样网格精度的条件下,减少了计算量,节省了计算时间,提高了计算效率.

三角形网格上VOF运动界面重构的流体体积分数保持法

针对处理无结构三角形网格上运动界面问题的流体体积函数(VOF)法提出一种新的界面重构算法——流体体积分数保持法。该方法在单个三角形网格内用斜线段近似运动界面,并要求相邻网格内的斜线段在公共边上的交点重合,通过保持网格内的流体体积分数不变,根据界面网格类型在边界网格上建立非线性方程组,最后通过求解该非线性方程组确定运动界面边界线与网格线的交点位置,最终重构出运动界面的形状。算例模拟的结果表明,该方法能够比较精确的构造出流体界面,证实了新方法的有效性和可行性。

流体力学问题基于核重构思想的最小二乘配点法

将基于核重构思想的最小二乘配点法应用于流体力学问题,给出了离散二维不可压缩粘性流体非线性偏微分方程的最小二乘配点格式。为了检验该方法的有效性,以二维Stokes问题——Couette流动为典型算例,分别研究了正压与负压两种工况作用下Couette流动的速度分布。数值模拟结果表明,无论离散点是均匀分布还是随机分布,均给出了较准确的数值结果。

格心型有限体积法格点变量重构方法研究

根据网格格点变量计算单元变量梯度是二阶空间精度格心型有限体积法梯度重构的常用方法,该方法的关键是根据格点的邻接单元格心变量构造满足局部线性分布的格点变量.采用加权最小二乘法进行格点变量重构,考虑实际格心变量的非线性分布,提出采用距离反比加权体现不同位置单元对格点变量的影响程度差异;针对扰动或弯曲网格中的格点变量重构出现极值的现象,采用了新的限制方法.采用高雷诺数边界层流动计算中常见的大长宽比、扰动/弯曲网格进行测试,将提出的方法与通常采用的加权平均方法和拟拉普拉斯方法进行对比.算例结果显示距离反比加权的最小二乘法重构精度较好,提出的限制方法避免了扰动/弯曲网格上的格点变量出现极值.

一种自由界面追踪的模板化VOF方法

发展了一种模板化的volume-of-fluid(VOF)方法.该方法根据自由界面的法向建立一个模板,然后由已知的网格单元上的流体体积比值确定出自由界面的准确位置,使得在二维情形下一个网格单元被自由界面切割的形式只有3种.另一方面,引入了单元边流体占有长度的概念,在此基础上建立了一个统一的流体占有面积模型,可以使得自由界面输运方程的求解有统一的算法.该方法不受网格单元形式的限制,并且容易推广到三维情形.算例表明,该方法能保证自由界面的跟踪精度.