Allen-Cahn型相场模型的移动网格方法

针对2种流体的Allen-Cahn型相场模型提出了一种自适应移动网格方法。移动网格方法包括网格重分布和偏微分方程求解2个相对独立的部分。通过求解一个类似于Poisson方程的偏微分方程组获得网格重分布,大量的网格点聚集在2种流体的界面附近从而提高了分辨率,而在其他的区域则仅有比较稀疏的网格点。Allen-Cahn模型用有限差分方法求解,其中的大型稀疏线性方程组使用代数多重网格快速算法求解。数值实验表明移动网格算法在提高分辨率和计算效率方面非常有效。

求解二维Navier-Stokes方程的移动网格方法

为了减少解在较小的局部区域内有着很强的奇异性、剧烈变化等的偏微分方程求解问题的计算量,提出了一种基于方程求解的移动网格方法,并将其应用于二维不可压缩Navier-Stokes方程的求解.与已有的大部分移动网格方法不同,网格节点的移动距离是通过求解一个变系数扩散方程得到的,避免了做区域映射,也不需要对控制函数进行磨光处理,所以算法很容易编程实现.数值算例表明所提算法能够在解梯度较大的位置加密网格,从而在保证提高数值解的分辨率的前提下,可以很好地节省了计算量.由于Navier-Stokes的典型性,所得算法能够推广到求解很大一类偏微分方程数值问题.

二维移动网格方法中边界网格点移动的数值研究

本文对二维移动网格方法中边界网格点移动处理方法进行了探讨,一种做法是把边界上的网格点的移动速度等同于和它相邻的内部点的移动速度,另一种做法是将边界上的网格移动看作一维情形,结合数值算例分析和比较了两种处理方法的效果。

移动网格方法中控制函数磨光处理的数值研究

本文对移动网格方法中控制函数的磨光处理进行了探讨,主要讨论了一维和二维情形中控制函数磨光的方法和次数对数值解的影响。采用合适的磨光处理方法与适当的磨光次数,力争使得网格点集中到解变化剧烈的区域,但又不过分集中,保证其它区域也能分布到一定数量的网格点,从而能够提高数值解的精度。

带有爆破现象的反应扩散方程的移动网格方法

研究了带有指数非线性项的反应扩散方程的数值解.针对方程在有限时间内会变得非常奇异,提出了移动网格方法和维数分析方法来解该方程.数值结果验证了当移动网格方程具有等分布占优这个性质的时候,移动网格方法求解方程非常有效.另外,数值结果同样显示了等分布占优不是一个必要条件.

非定常渗流计算的移动网格方法

本文应用一种基于调和映射的移动网格方法计算非定常渗流,该方法将偏微分方程求解与网格移动算法分开,且需要在新生成的网格上插值更新解.本文通过计算一个关于梯度的控制函数,使得网格加密与希疏化是随着水力梯度的变化自动实现的.从而提高整体解的精度.

带移动奇异源热方程的移动网格方法

研究了一个带若干奇异源热方程的数值求解,其源的移动由一个常微分方程描述.基于移动观察区域和区域分解思想提出了一个移动网格预估校正算法.网格方程可自然的通过并行高效求解,算法避免了跳跃信息[u]的计算而使物理方程的离散格式变得非常简单,且仍保持了空间上的二阶收敛性.数值例子验证了算法的收敛性和高效性,并模拟了非线性源函数带来的爆破现象.

无界区域上带移动热源的反应扩散方程的移动网格方法

对无界区域上带移动热源的反应扩散方程提出了局部吸收边界条件.移动网格方法对导出的有界区域问题进行了求解.数值例子显示了当热源移动的速度比较慢的时候,方程会在有限时间内发生爆破现象.而当热源移动的速度足够快时,爆破现象不会发生.数值例子验证了新方法的有效性和精确性.

基于移动网格方法的移动热源热方程的数值模拟

致力于数值求解二维带δ函数奇异源的热方程.由于热源具有奇异性,如果能有一个网格点落在热源位置,就能实时跟踪热源的运动变化,为了达到这一目的,我们采用了区域分解.它还可以并行计算,提高计算效率.移动网格方法在网格点总数保持不变的前提下,通过调整网格点的位置使它集中于解变化较大的区域,从而获得比使用均匀网格时更高的精度.提出适合于该二维模型的基于区域分解的移动网格方法,并通过数值算例验证了算法的有效性.

求解Navier-Stokes方程最优控制问题的移动网格方法

提出了一种受偏微分方程约束最优控制问题的移动网格方法,并以NavierStokes方程为状态方程进行了研究.所采用的网格移动策略中节点距离的移动是通过求解一个扩散方程得到.设计出了有效的求解流体力学最优控制问题的算法,给出了算法的实施过程.提供的数值算例说明所提算法可以在保证高精度数值解的前提下稳定、高效的求解最优控制问题.

求解Hamilton-Jacobi方程的局部移动网格方法

对Hamilton-Jacobi方程设计了一个基于Runge-Kutta间断Galerkin方法的移动网格方法,并利用坏单元指示子进一步设计了一个局部移动网格方法.数值结果表明这两个方法相比均匀网格能提高数值解的质量.同时局部移动网格方法通过将网格移动局部化,在不影响精度的前提下节省了计算时间,提高了计算效率。

基于调和函数的移动网格有限元方法

在保持网格拓扑结构不变的条件下,利用合适的控制函数,通过调和映射的方法构造出新网格,在新的网格上对原问题求解,从而得到好的结果.同时以实例说明了方法的有效性.

基于移动网格的熵稳定格式

提出一种基于移动网格的熵稳定格式求解双曲型守恒律方程.该方法利用等分布原理得到新的网格分布,基于守恒型插值公式计算新的网格上的物理量,使用熵稳定数值通量和三阶强稳定Runge-Kutta时间推进方法得到下一时刻的数值解.数值算例表明该格式不仅能有效提高解在间断处的分辨率,而且能消除可能产生的伪振荡.

反应流体的移动网格动理学格式

在移动网格上构造一种反应流的动理学格式.首先利用BGK模型推导含化学反应的流体力学方程组,并利用其积分形式构造移动网格上离散格式,再利用自适应移动网格方法得到网格速度,最后利用时间精确的动理学数值方法构造数值通量,得到移动网格单元上新的物理量.一维与二维的数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率的特点.

基于WENO重构的高阶移动网格动理学格式

提出一种基于WENO重构的高阶(至少三阶)移动网格动理学格式.利用流体力学方程的积分形式得到移动网格上离散格式,再利用自适应移动网格方法移动网格,进而得到网格速度,利用WENO重构得到高阶插值多项式,最后使用时间方向上精确的动理学数值方法构造数值通量,得到移动网格单元上新的物理量.数值实验表明这种格式同时具有高精度、高分辨率的特点.

振动NACA0012翼型的移动网格数值模拟

利用流体力学方程的积分形式给出非结构移动网格上离散格式,利用自适应移动网格方法移动网格,进而得到网格速度.对振动Naca0012翼型问题,分三种类型确定网格速度,再结合Riemann问题的解法器构造数值通量,得到移动网格单元上新的物理量.数值实验表明这种格式同时具有高效、高分辨率的特点.

求解一类奇异摄动问题的两种移动网格算法的改进与比较

对于一类奇异摄动问题,构造了移动网格下的差分格式.通过改变移动网格的初始网格,并引入Richardson外推,对已有的两种算法进行了改进,通过数值实验进行了比较,并验证了算法改进后的优越性.

统一坐标系下多介质流体力学计算的一种方法

采用一种基于网格节点之间的吸引和排斥重新分布节点的移动网格方法确定网格移动的速度,方法简单,易于实现.数值结果表明,本方法不仅可以显著地提高计算效率,而且仍然具有较高的流场分辨率.

三角形网格上单介质流动问题的自适应网格技术研究

作为自适应方法的一种,移动网格技术(Adaptive Moving Mesh)已经被广泛应用于计算流体力学的数值模拟.将非结构三角形网格单元上的RKDG方法与自适应移动网格方法相结合,在RKDG每一个时间步后进行网格移动,得到更新后的网格点和插值函数系数等,然后再次利用DG方法求解更新过的网格点上的数值解,由此进入下一次循环.数值算例对加自适应移动网格方法前后进行了比较,计算结果表明该方法稳健并且高效.

基于任意拉格朗日-欧拉型移动网格的反应流广义黎曼问题方法

提出一种在自由重映移动网格下的广义黎曼问题方法模拟反应流.该方法基于显式的自由重映移动网格广义黎曼问题的解.为保证在时间和空间上的高精度,应用广义黎曼问题方法构造数值通量.为保证反应区的高分辨率,采用变分法生成自适应移动网格.该方法不仅能够保证网格质量,而且能有效地避免任意拉格朗日—欧拉方法中由于显式重映过程而带来的数值误差.包括CJ爆轰及不稳定爆轰的数值实验说明该格式的精确性和鲁棒性,证明这种移动网格下的二阶广义黎曼问题方法可以较好地捕捉反应流的间断与光滑结构.