采用Power限制器的PNND和PWNND格式

为高精度捕捉激波等流场结构,引入一种Power限制器,对NND格式和WNND格式进行改进,分别得到二阶PNND(Power NND)格式和三阶PWNND(Power WNND)格式.该Power类型格式通过Power限制器对相邻待选模板上的一阶导数进行限制,改善了NND格式和WNND格式在间断附近的耗散效应.对各种格式的分析表明,在间断附近采用Power限制器的格式比原格式的表现要好,耗散小且捕捉间断精度高,其中PNND格式虽然只有二阶精度,但在所有算例中与三阶WNND格式的计算结果比较接近,在个别算例中甚至优于WNND格式.最后将PWNND格式应用到二维NACA0012翼型的强迫俯仰振动的数值模拟,计算结果与实验值、参考计算值吻合较好.

NND格式在非结构网格中的推广

在张涵信提出的无波动、无自由参数的差分格式（ＮＮＤ格式）的基础上，构造了适用于非结构网格的二阶精度ＮＮＤ有限体积格式，解决了现有非结构网格方法中为抑制激波附近的波动而必须引入含自由参数的人工粘性项的困难，并采用网格自适应技术以提高效率．通过对二维平板激波反射和前台阶在管道内的流动问题的计算，表明本方法可有效地用于Ｅｕｌｅｒ方程的求解．

NND格式在多维理想磁流体方程组中的应用

采用修正的四步Runge-Kutta方法求解三维一般曲线坐标系下的理想磁流体方程组,为克服数值振荡,加特征型NND格式进行后处理。特征型NND格式推广到求解三维磁流体(MHD)问题需要知道雅可比通量的左右特征矩阵,在具体计算时需要克服矩阵的奇性。本文用三维程序采用推广的特征NND格式计算了一维MHD激波管和二维(MHD)喷管流动,计算结果表明,特征NND格式保持了TVD格式高精度的优点,又具有计算简单的特点,在包括强弱间断等复杂波系的定常和非定常MHD流场数值模拟中是成功的。

NND格式的推广及在粘流计算中的应用

本文把ＮＮＤ格式推广到了特征变量、守恒变量和原始变量形式。通过引入通量差分分裂方法，由守恒变量形式的ＮＮＤ格式得到了Ｒｏｅ的近似Ｒｉｅｍａｎｎ解法，并讨论了限制器的作用。在隐式ＮＮＤ格式中引入了一种分解算法，提高了计算效率。本文的数值计算表明，ＮＮＤ格式对复杂波系干扰、边界层分离与再附等流动现象均有较高的分辨率。

关于NND格式的两点注记

对差分格式在激波上计算准确性的标准提出了新的看法 。

用NND格式模拟Kelvin-Helmholtz不稳定性

使用局部Steger-Warming通量分裂方法,利用NND有限差分格式求解守恒型流体力学方程组,实现对Kelvin-Helmholtz不稳定性的数值模拟.数值模拟给出的线性增长率与线性稳定性分析给出的结果相符合,得到锐利的界面变形图像.

结合矢通量分裂的NND格式及其应用

将Van Leer矢通量分裂格式和NND格式相结合构成一种基于Van Leer矢通量分裂的差分方法,通过对激波管的数值分析证明该算法有着良好的计算精度和计算效率,且能自动捕捉激波.

基于Steger-Warming矢通分裂的NND格式

将Steger-Warming矢通分裂方法和NND格式相结合构成一种基于Steger-Warming矢通分裂且能自动捕捉到激波的差分算法.通过对激波管和对可燃气体DDT过程的数值分析,证明该算法解决了Steger-Warming矢通分裂方法在零特征点附近存在数值解震荡的问题,有着良好的计算精度和计算效率.文中采用的计算方法对各种有关矢通分裂计算方法的实现有一定的参考价值.

NND 格式在理想磁流体方程组中的应用

针对守恒型磁流体力学方程组（ＭＨＤ）和流体力学方程组（ＨＤ）通量项不同特点，提出 了一种能够采用无振荡、无自由参数（ＮＮＤ）格式离散ＭＨＤ方程组的通量分裂方法，并首先 在一维模型方程中验证了方法的可行性，进一步全三维离散了ＭＨＤ方程组，在轴对称盔形磁 场位形太阳风流动的数值试验中，选取４６个太阳半径（Ｒ_ｓ）的计算域，基本能够反映行星际 空间物理参数在径向有大到８～９个量级变化的特点．计算结果表明针对气动力学跨音速流动 的ＮＮＤ格式可以推广到磁流体力学方程组中，并有很好的稳定性．

时间空间均为二阶的新型NND差分格式

张涵信的研究表明 ,为了避免激波前后差分解的波动 ,在差分格式的改型方程中三阶导数的系数在激波上游必须是正的 ,而在激波下游则必须是负的· 据此提出了一种新型的无波动、无自由参数耗散性的差分格式 ,它对时间和空间都是二阶的· 证明了此格式是TVD的 ,而且是推广的二阶Годунов格式· 在处理有激波的流场时 ,此格式是Lax_Wendroff格式的改进和推广· 给出了若干算例 ,计算结果表明 ,此格式不仅无波动 ,而且具有形式紧凑、应用方便、分辨率高、稳定性准则中的Courant数较大的优点·

一类中心型三阶格式及应用

通过分析格式的耗散关系和重线性化技术,发展相应格式构造技术,提出了一类中心型的三阶非线性格式,格式具有与NND格式相当的网格模板。由于格式的线性形式具有很好的耗散特性,同时重线性化技术的使用使格式在光滑区尽量采用线性形式,从而理论上提升了计算对旋涡等结构的分辨和保持能力;另一方面,格式的非线性机制使格式在非光滑区退化为类NND格式,实现耗散和稳定机制。验证计算表明,格式能够开展粘性和旋涡及脉动流场的计算应用,算法形式简单,便于工程应用,容易进行有限体积推广。

采用NND方法计算三维喷管气流场

本文运用NND显式差分格式,计算了三维喷管气流场。气流场计算的基本方程为一般贴体坐标系下三维守恒型的欧拉方程。采用了时间分裂法和Steger-Warming矢通量分裂技术。在喷管内沿周向的每个由轴线和壁面构成的子午面上根据泊松方程生成贴体网格。本文运用三维程序计算了轴对称JPL喷管,同时与实验结果和前人采用轴对称二维程序所计算的结果做了对比。最后,本文还计算了三维矢量喷管,计算结果与现有的实验结果一致。通过轴对称JPL喷管和三维矢量喷管的计算考核,表明建立的算法和编写的计算程序是正确的。文中提出了采用子午面形式的贴体网格时奇性轴的处理方法。计算结果表明在喷管壁面处,马赫数与压强的计算结果与实验值吻合较好,而在喷管轴线处,只有当网格较密时,才能得出与实验结果接近的计算结果。

无波动、无自由参数、耗散的隐式差分格式

本文建立了求解NS方程和Euler方程无波动、无自由参数、耗散的隐式差分格式.该格式是TVD的和无条件稳定的.其隐式部分在1,2,3维情况下仅分别依赖于3,5,9个点,且系数矩阵是主对角占优的.计算例题表明,该方法可获得和显式方法相同的精度,能很好地捕捉激波和剪切层,且计算时间比显式有较多的节省.

一种追踪多介质流体界面运动的NND数值模拟方法

把界面捕捉等效方程、Level-Set方程和欧拉方程组耦合,在Stiffened状态方程下,采用高分辨率NND格式求解流体力学方程组并用Level-Set函数捕捉界面的位置。对二维情况下激波和气泡相互作用的问题进行数值模拟,并与波传算法的模拟结果进行比较。计算结果表明该方法能有效的抑制间断附近的非物理振荡,有很强的捕捉界面的能力。

求解Hamilton-Jacobi方程的一类无波动的耗散差分格式

利用Hamilton-Jacobi方程与双曲型守恒律的紧密联系,借助于求解双曲型守恒律的一类无波动无自由参数的耗散差分(NND)格式构造了一类求解Hamilton-Jacobi方程的差分格式。数值实验结果表明:该格式具有计算量小且高分辨率等优点。

求解双曲守恒律的均匀二阶差分格式

针对一维单个守恒律的初值问题研究了NND格式,在已有的数值方法的基础上,通过限制器函数的修正,提出了一类均匀二阶的高分辨率格式。数值实验结果显示,新格式具有较高的分辨率,且是无波动的。

矢通量分裂隐式三维NND有限体积方法及应用

建立了三维矢通量分裂隐式 NND有限体积格式 ,对三维高超声速绕流及激波绕射问题数值模拟试验表明 :文中构造的格式仍保持 NND优点 ,具有较高的激波分辨率 ;有良好的计算稳定性 ,节省计算时间 .

结合矢通分裂的差分格式

将Steger-Warming矢通分裂方法和NND格式相结合,构成一种基于Steger-Warming矢通分裂且能自动捕捉激波的差分方法.通过对激波管的数值分析,表明该算法解决了Steger-Warming矢通分裂方法在特征值变号点附近存在数值解振荡的问题,具有良好的计算精度和计算效率.

三维复杂外形的非结构网格自动生成技术与应用

给出了一套 三维复杂外 形的 非结 构网 络自 动生成 方法 。任意 外形 由几 种有 代表 性的 曲线 和曲面来描述， 将曲面变换为平 面，在平面内由 二维阵面推 进法生 成三角 形网格 ，然后 反变换 为物形 表面网格。空间 的四面体网格由 三维阵面推进 法生成。四 面体网 格的 优化采 用了附 加“关 联质量”约束的节点松 弛技 术 和局 部的 Ｄｅｌａｕｎａｙ 变 换技 术。另 外 还发 展了 非 结构 网格 的 自适 应 技术 。数值算例表明 了方法的灵活性

超声速底部喷流干扰流场数值模拟

数值模拟了不同马赫数,不同喷流压比下的轴对称超声速底部喷流干扰流场,采用LU隐式算法进行数值求解并引入了Baldwin-Lomax代数湍流模型。采用分区网格将弹身与底部区域合为一个整体进行计算,得到了清晰的流场结构和弹体表面及底部的压力分布,并与试验结果进行了比较。数值模拟结果表明超声速底部喷流干扰流场结构复杂,有、无喷流时底部流场有很大不同,喷流对底压分布有明显影响,进而对轴向力系数影响显著。