HLLC黎曼解法器的优化与应用

研究适合一般状态方程的HLLC近似黎曼解法器的音速熵故障问题.受Oleinik熵条件的启发,基于HLL与HLLC黎曼解法器自身的特点及一阶迎风格式的数值黏性,利用HLL黎曼解法器的思想,通过设定阈值克服了HLLC黎曼解法器的跨音速稀疏波内的音障问题,使该解法器是整体满足熵条件的正格式,并应用到一步ALE方法中计算多介质问题.数值算例显示了优化的特性.

流体中普适的黎曼解法器求解方法

研究了一种普适流体力学的准确黎曼解法器求解方法,该方法可以应用于纯流体、两相流以及弹塑性流体.利用特征理论分析流体力学的连续偏微分方程组系统的双曲性,由特征值得到黎曼解法器的完整波系结构,从右特征向量建立满足完整波系的间断关系式来封闭求解得到黎曼解法器.该解法器具有完整波系结构,且包含原连续系统数学性质,能准确得到跨过不同波的物理量.在应用到拉氏方法或ALE方法中计算多介质问题时,由迎风性确定线性退化波两侧的物理量精度高,数值耗散性小,可以提高格式的精度.文中分别给出两相流和弹塑性流的数值算例,结果均显示了解法器的优点和特性.

Burgers方程的声速点故障问题

研究了在Burgers方程跨声速稀疏波计算中遇到的sonic point glitch问题,对它产生的原因及其与数值格式熵条件的关系进行了分析.对若干著名格式,按照是否满足熵条件进行了分类.为了消除sonic point glitch现象,提出了一种新的两步分裂方法,并用这种方法改进了一系列典型格式.数值试验表明这是一种很好的消除sonic point glitch的方法.

弹塑性问题壁热误差分析及抑制方法

使用单元中心型拉氏Godunov方法,研究理想弹塑性流体的数值格式和减少壁热误差的方法。给出Godunov格式的黏性修正方程,描述初值间断情况下黏性激波的形成和传播过程,分析修正方程的黏性行为和壁热误差的关系。在此基础上,提出一个HLLC型近似黎曼解法器。在该解法器中,引入一种自适应热通量黏性项用来抑制界面处的内能和密度壁热误差;提出一个额外接触速度用来抑制偏应力的过热现象。

一维理想弹塑性流体的数值模拟及壁热现象的抑制

针对一维理想弹塑性流体的Wilkins模型,提出HLLC型的近似黎曼解法器.该解法器引入塑性波并保证波的个数和真实的物理情况一致,其中波速选取由波系的特征分析来确定.整个算法实施简单,无需迭代,为减少强冲击(稀疏)模拟时的壁热误差,设计相应的壁热粘性,有效地抑制了非物理的壁热现象.