高阶FV-WENO格式数值模拟基于抛物化Navier-Stokes方程的异重流

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wcfsoa2009
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有限体积加权本质无震荡(FV-WENO)格式的优点是强状性好,在光滑区域能达到真正的高精度,间断问题的一般解无震荡。异重流是由于流体密度差而引起的相对运动,在自然界中极为常见。它影响着大气污染物的传输,水坝崩溃,油膜扩散等。  本文推导了结构网格上的四阶和五阶FV-WENO格式,并且在空间上分别使用这些格式,时间上均采用三阶TVD Runge-Kutta法,数值模拟了基于抛物化Navier-Stokes方程组的一类典型异重流,这种异重流具有Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性的特征,广泛应用于环境流体力学中。二维Burgers方程验证了格式的数值精度能够达到理论上设计的精度。对该密度流的数值模拟所做工作和所得结论如下:  (1)讨论了利用四阶、五阶FV-WENO格式计算的数值结果的收敛性。  (2)分析了格式的守恒性,结果展示四阶、五阶FV-WENO格式和五阶有限差分加权本质无震荡(FD-WENO)格式都很好地保持质量守恒。  (3)当达到相同的数值解时,五阶FV-WENO格式比四阶FV-WENO和五阶FD-WENO格式需要更少的网格数,花费更少的CPU时间。  (4)在网格大小h=1/480时,均利用五阶FV-WENO格式,分别采用固壁边界条件和反射边界条件,计算该模型不同时间的数值结果。捕捉尖钉的顶部纵坐标,讨论边界条件对数值结果的影响。
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