空气动力学学报
空氣動力學學報
공기동역학학보
ACTA AERODYNAMICA SINICA
2015年
1期
17-24,30
,共9页
李明%刘伟%张来平%张涵信
李明%劉偉%張來平%張涵信
리명%류위%장래평%장함신
非结构/混合网格%间断 Galerkin 方法%有限体积方法%DG/FV 混合方法%Navier-Stokes 方程
非結構/混閤網格%間斷 Galerkin 方法%有限體積方法%DG/FV 混閤方法%Navier-Stokes 方程
비결구/혼합망격%간단 Galerkin 방법%유한체적방법%DG/FV 혼합방법%Navier-Stokes 방정
unstructured/hybrid grid%discontinuous Galerkin method%finite volume method%hybrid DG/FV method%Navier-Stokes equations
DG/FV 混合方法因其具有紧致性、易于推广至高阶及相比同阶 DGM 计算量、存储量小等优点,已成功应用于一维/二维标量方程和 Euler 方程的求解。在此基础上,将该方法推广于二维三角形/矩形混合网格上的 Navier-Stokes 方程数值模拟,将格式形式精度提高至4~5阶。物理量的空间重构及离散使用 DG/FV 混合重构方法;无粘通量计算采用 Roe 格式;粘性通量计算采用 BR2格式;时间方向离散采用高阶显式 R-K 方法或隐式方法。利用该方法计算了有解析解的 Couette 流动问题以验证几种格式的数值精度阶,并计算了层流平板流动和定常、非定常圆柱绕流问题等经典算例。计算结果表明 DG/FV 混合方法达到了设计的精度阶,在较粗的网格上亦能得到高精度的计算结果;定性分析和数值结果表明相比同阶 DG 方法单步计算量减少约40%。
DG/FV 混閤方法因其具有緊緻性、易于推廣至高階及相比同階 DGM 計算量、存儲量小等優點,已成功應用于一維/二維標量方程和 Euler 方程的求解。在此基礎上,將該方法推廣于二維三角形/矩形混閤網格上的 Navier-Stokes 方程數值模擬,將格式形式精度提高至4~5階。物理量的空間重構及離散使用 DG/FV 混閤重構方法;無粘通量計算採用 Roe 格式;粘性通量計算採用 BR2格式;時間方嚮離散採用高階顯式 R-K 方法或隱式方法。利用該方法計算瞭有解析解的 Couette 流動問題以驗證幾種格式的數值精度階,併計算瞭層流平闆流動和定常、非定常圓柱繞流問題等經典算例。計算結果錶明 DG/FV 混閤方法達到瞭設計的精度階,在較粗的網格上亦能得到高精度的計算結果;定性分析和數值結果錶明相比同階 DG 方法單步計算量減少約40%。
DG/FV 혼합방법인기구유긴치성、역우추엄지고계급상비동계 DGM 계산량、존저량소등우점,이성공응용우일유/이유표량방정화 Euler 방정적구해。재차기출상,장해방법추엄우이유삼각형/구형혼합망격상적 Navier-Stokes 방정수치모의,장격식형식정도제고지4~5계。물리량적공간중구급리산사용 DG/FV 혼합중구방법;무점통량계산채용 Roe 격식;점성통량계산채용 BR2격식;시간방향리산채용고계현식 R-K 방법혹은식방법。이용해방법계산료유해석해적 Couette 류동문제이험증궤충격식적수치정도계,병계산료층류평판류동화정상、비정상원주요류문제등경전산례。계산결과표명 DG/FV 혼합방법체도료설계적정도계,재교조적망격상역능득도고정도적계산결과;정성분석화수치결과표명상비동계 DG 방법단보계산량감소약40%。
A concept of ‘static reconstruction’and ‘dynamic reconstruction’had been intro-duced for higher-order (third-order and higher)numerical methods in our previous work.Based on this concept,a class of hybrid DG/FV methods had been developed for the scalar equations and Euler equations on triangular and Cartesian/triangular hybrid grids.In this paper,the hybrid DG/FV methods are extended to 2D Navier-Stokes equations on triangular and Cartesian/triangu-lar hybrid grids.The BR2 scheme is employed to discretize the viscous terms.The numerical ac-curacy is validated by some typical test cases,including the Couette flow,laminar flows over a plate and a cylinder.The accuracy study shows that the hybrid DG/FV method achieves the de-sired order of accuracy,and they can capture the flow structure accurately.Qualitative analysis and numerical applications demonstrate that they can reduce the CPU time greatly than the tradi-tional DG method with the same order of accuracy.