一种新的LU型隐式格式及其应用 被引量：8

1

作者 袁新 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期291-295,共5页

发展了一种新的ＬＵ型隐式格式。新格式除包含ＬＵ－ＳＧＳ格式全部特色外，尽管采用了相似变换而不是近似处理来精确地构造通量矢量的迎风Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，仍可避免块对角矩阵求逆．且左端项仍可保持矢量化处理。新格式显示出更... 发展了一种新的ＬＵ型隐式格式。新格式除包含ＬＵ－ＳＧＳ格式全部特色外，尽管采用了相似变换而不是近似处理来精确地构造通量矢量的迎风Ｊａｃｏｂｉａｎ矩阵，仍可避免块对角矩阵求逆．且左端项仍可保持矢量化处理。新格式显示出更快的收敛性和更高的稳定性且没有多余的数值耗散和自由参数，尤其适用于求解三维非定常流动问题。 展开更多

关键词 lu分解 隐式格式 非定常流动 粘性流动 三维

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三维Euler方程组隐式LU分解的高性能并行计算 被引量：1

2

作者 吴建平 李晓梅 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期437-442,共6页

许多非定常无粘流体力学问题的数值模拟都需要利用Euler方程组来进行计算,而由于在隐格式下,所选取的时间步长可以比在显格式下时大得多,所以隐格式越来越受到重视,其中隐式LU分解是最常用的方法之一。对三维Euler方程组,采用隐式LU分... 许多非定常无粘流体力学问题的数值模拟都需要利用Euler方程组来进行计算,而由于在隐格式下,所选取的时间步长可以比在显格式下时大得多,所以隐格式越来越受到重视,其中隐式LU分解是最常用的方法之一。对三维Euler方程组,采用隐式LU分解进行计算时,网格点所在的各个对角阵面之间存在数据依赖关系,本文分析了采用区域分解且边界上用显格式代替隐格式进行计算的高效性,在长方体建筑物内的爆炸模拟表明,在有112个CPU的某MPP巨型机上,并行计算效率超过60%。本文还分析了计算结果与串行计算时的差异,以及利用区域重叠减小这种差异的方法,同时考虑了对处理器进行合理的逻辑组织,将计算网格映射到处理器网格,以最大限度减少通信开销的方法。文中最后以一个爆炸毁伤的例子实际说明了所述方法的可行性与高效性。 展开更多

关键词 EULER方程组 隐式lu分解 并行计算 区域分解

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非结构网格上浅水方程的LU-SGS隐式算法 被引量：6

3

作者 杨彬 汪德爟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期483-487,共5页

针对浅水数值模拟的特点,建立了可以在非结构网格上求解浅水方程的LU-SGS隐式算法.对复杂地形的底坡项进行了修正,并利用淹没节点法处理移动边界问题.利用算例对此隐式算法进行了模拟验证,并与Roe显式算法进行了比较.结果表明,隐式算法... 针对浅水数值模拟的特点,建立了可以在非结构网格上求解浅水方程的LU-SGS隐式算法.对复杂地形的底坡项进行了修正,并利用淹没节点法处理移动边界问题.利用算例对此隐式算法进行了模拟验证,并与Roe显式算法进行了比较.结果表明,隐式算法可以有效地缩短计算时间,具有良好的计算和收敛效果.长江口实际潮流模拟结果也证明了此隐式算法处理实际浅水问题的能力. 展开更多

关键词 非结构网格 浅水方程 lu-SGS隐式算法 复杂地形 移动边界

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二维非结构网格Euler方程的LU-SGS算法

4

作者 王波兰 《上海航天》 2004年第1期10-16,共7页

研究了将二维非结构三角形网格重新排序后,用LU SGS隐式算法计算Euler方程的方法。分析了网格不平衡情况下该方法的可行性和应用效果。计算了不同翼型在不同流动条件下的二维Euler方程,并与四步Runge Kutta显式方法进行了比较,结果验证... 研究了将二维非结构三角形网格重新排序后,用LU SGS隐式算法计算Euler方程的方法。分析了网格不平衡情况下该方法的可行性和应用效果。计算了不同翼型在不同流动条件下的二维Euler方程,并与四步Runge Kutta显式方法进行了比较,结果验证了此方法具有良好的计算和收敛效果,以及在粘性计算方面的潜力。运用此方法对某预研型号的头部外形进行了设计和选择。该方法克服了以往隐式方法大量耗费内存的弱点,达到了计算耗时短和占用内存少的统一。 展开更多

关键词 二维非结构网格 EULER方程 lu-SGS算法 飞行器 计算流体力学 数值模拟

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透平级非设计工况气动性能的数值模拟 被引量：5

5

作者 张宏武 袁新 叶大均 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期175-178,共4页

采用新型 ＬＵ隐式格式和改良型高阶 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式求解全三维雷诺平均的 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和 ｑ－ｗ低雷诺数双方程湍流模型，对一台ＮＡＳＡ跨音单级透平在不同工况下的内部流场进行了详细的数值模拟，并与可... 采用新型 ＬＵ隐式格式和改良型高阶 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式求解全三维雷诺平均的 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和 ｑ－ｗ低雷诺数双方程湍流模型，对一台ＮＡＳＡ跨音单级透平在不同工况下的内部流场进行了详细的数值模拟，并与可能得到的实验结果进行了对比。总结了小流量工况下动叶内部流动的分离模式。 展开更多

关键词 非设计工况 气动性能 数值模拟 叶轮机械

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非结构隐式方法在空心弹丸流场模拟中的应用 被引量：11

6

作者 任登凤 谭俊杰 张军 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2006年第5期24-27,共4页

采用非结构网格的LU-SGS隐式算法计算三维Euler方程,数值模拟了不同马赫数以及不同攻角下某空心弹丸绕流流场,分析了流场的波系结构及其升阻力特性,计算结果表明空心弹丸的阻力系数比同口径的普通弹丸的阻力系数大约小30％,空心弹丸的... 采用非结构网格的LU-SGS隐式算法计算三维Euler方程,数值模拟了不同马赫数以及不同攻角下某空心弹丸绕流流场,分析了流场的波系结构及其升阻力特性,计算结果表明空心弹丸的阻力系数比同口径的普通弹丸的阻力系数大约小30％,空心弹丸的阻力系数以及升力系数随攻角的变化规律与普通弹丸一致． 展开更多

关键词 非结构网格 lu-SGS隐式算法 数值模拟 空心弹丸 升力特性 阻力特性

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用空间推进算法模拟高超声速进气道流场 被引量：3

7

作者 陈兵 徐旭 蔡国飙 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1319-1323,共5页

在有限体积法框架下，采用空间推进算法SSPNS（Single-Sweep Parabolized Navier-Stokes Algorithm）求解抛物化NS方程（即PNS方程），在流向采用LU—SGS隐式积分，而横向无粘和粘性通量则分别采用AUSM系列格式和中心格式计算。用该方法... 在有限体积法框架下，采用空间推进算法SSPNS（Single-Sweep Parabolized Navier-Stokes Algorithm）求解抛物化NS方程（即PNS方程），在流向采用LU—SGS隐式积分，而横向无粘和粘性通量则分别采用AUSM系列格式和中心格式计算。用该方法对1个二维高超声速进气道和2个三维高超声速进气道流场进行了数值模拟，得到的流场波系结构、壁面压力及传热系数分布与文献中相关数值解和实验数据基本一致，表明SSPNS法能够准确地模拟超燃冲发动机进气道内的高超声速流动。对比研究表明，SSPNS法与求解FNS（Full Navier＼lStokes Equations）方程的传统时间迭代法相比，二者计算精度相当，而SSPNS计算速度快1～2个量级，存储量至少低1个量级。本文的研究为CFD在超燃冲压发动机部件及一体化优化设计中的集成，以及大型高超声速工程流动的高效计算，打下了良好的基础。 展开更多

关键词 抛物化NS方程 空间推进算法 高超声速进气道 lu—SGS隐式积分 AUSM系列格式

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几种典型迎风格式的分析与比较 被引量：6

8

作者 黄江涛 高正红 苏伟 《航空计算技术》 2008年第1期1-5,22,共6页

重点分析了AUSM+格式的构造方法,同时将其与Van Leer,Roe格式等构造方法进行比较和分析,通过求解一维激波管问题,以及二维和三维跨音速流场的计算比较了AUSM+格式,Van-Leer格式,Roe格式和中心格式的数值模拟结果和网格适应性,以及在经... 重点分析了AUSM+格式的构造方法,同时将其与Van Leer,Roe格式等构造方法进行比较和分析,通过求解一维激波管问题,以及二维和三维跨音速流场的计算比较了AUSM+格式,Van-Leer格式,Roe格式和中心格式的数值模拟结果和网格适应性,以及在经典四步Runge-Kutta显式时间推进和LU-SGS隐式时间推进下上述四种格式的计算效率。获取了对于基础研究和工程应用很有意义的结论。 展开更多

关键词 迎风格式 AUSM%PluS%复合格式 lu—SGS隐式算法 激波分辨率 计算效率 网格适应性

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超声速进气道可压及不可压流动数值模拟 被引量：2

9

作者 陈兵 徐旭 蔡国飙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期31-35,45,共6页

采用Chio-Merkle预处理矩阵对可压NS(Navier-Stokes)方程组进行时间预处理,分析了预处理方法的物理和数学背景.用有限体积方法,结合LU-SGS(Lower-Upper-Symmet-ric-Gauss-Seidel)隐式时间积分和AUSM+(P)(Precondition Advection Upstrea... 采用Chio-Merkle预处理矩阵对可压NS(Navier-Stokes)方程组进行时间预处理,分析了预处理方法的物理和数学背景.用有限体积方法,结合LU-SGS(Lower-Upper-Symmet-ric-Gauss-Seidel)隐式时间积分和AUSM+(P)(Precondition Advection Upstream Splitting Method)格式、中心差分2种空间离散格式,求解该预处理NS方程组.通过圆弧凸包流动和二维方腔顶盖驱动流动的数值试验表明,该方法克服了传统时间迭代方法模拟低速流动时的刚性问题,加速了收敛过程,可以同时有效地模拟可压及不可压流动.用此方法与块结构化网格技术相结合,进行了在不同飞行马赫数、攻角和出口反压条件下,混压式轴对称超声速进气道三维流场数值模拟.计算结果表明:该方法能准确地捕获复杂激波系,清楚地揭示进气道三维流动现象;进气道性能随工作条件的变化规律,与理论分析一致. 展开更多

关键词 超声速进气道 预处理方法 lu-SGS隐式时间积分 AUSM%PluS%(P)格式

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三维Euler方程的隐式间断有限元算法 被引量：1

10

作者 段治健 张童 +1 位作者 秦梦梅 马欣荣 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第6期1665-1667,1672,共4页

为了求解三维欧拉方程,对隐式时间离散格式间断有限元方法进行了研究。根据间断Galerkin有限元方法思想,构造内迭代SOR-LU-SGS隐式时间离散格式,结合当地时间步长技术、多重网格方法,实现了三维流场的计算。数值计算了ONERAM6机翼、大... 为了求解三维欧拉方程,对隐式时间离散格式间断有限元方法进行了研究。根据间断Galerkin有限元方法思想,构造内迭代SOR-LU-SGS隐式时间离散格式,结合当地时间步长技术、多重网格方法,实现了三维流场的计算。数值计算了ONERAM6机翼、大攻角尖前缘三角翼以及DLR-F4翼身组合体的亚声速绕流问题。结果表明,加入SOR内迭代步的LU-SGS隐式算法具有较大的优势,相较于GMRES算法所占用的内存少且收敛速度相当,是LU-SGS算法的三倍以上。针对三维算例,具有较好的稳定性和较高的收敛速度,能够给出准确的流场信息。与原方法相比,SOR-LU-SGS方法无论是在迭代步数上还是在CPU时间上,效率均有明显提高,适合于三维复杂流场计算。 展开更多

关键词 EULER方程 隐式时间离散算法 lu-SGS格式 GMRES格式

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一种求解抛物化Navier-Stokes方程的空间推进算法 被引量：4

11

作者 陈兵 徐旭 蔡国飙 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期162-170,共9页

讨论了抛物化NS方程(parabolized Navier-Stokes equations,PNS)的数学性质,对比分析多种处理流向压力梯度的方法的优缺点.以此为基础,成功地将LU-SGS隐式时间积分方法推广到PNS方程的流向空间积分上,发展了基于PNS方程的有限体积单次... 讨论了抛物化NS方程(parabolized Navier-Stokes equations,PNS)的数学性质,对比分析多种处理流向压力梯度的方法的优缺点.以此为基础,成功地将LU-SGS隐式时间积分方法推广到PNS方程的流向空间积分上,发展了基于PNS方程的有限体积单次扫描空间推进算法(single-sweep parabolized Navier-Stokes algorithm,SSPNS).在该算法中,横向无黏数值通量和黏性通量分别采用混合型迎风格式和中心格式求解.用SSPNS算法计算了4个典型流场,包括超声速平板流、15°楔板压缩高超声速流、带攻角的高超声速锥形流和侧压式高超声速进气道流动.SSPNS计算结果与NASA UPS程序数值结果、文献提供的实验数据及理论分析结果符合得很好.对比研究表明,SSPNS法与传统时间迭代法相比,二者计算精度相当,而SSPNS计算速度快1～2个量级,存储量至少低1个量级. 展开更多

关键词 抛物化NS方程 空间推进算法 lu—SGS隐式积分方法 混合型迎风格式 超声速/高超声速流动

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一种可压缩与不可压缩气体流动的统一算法及其应用

12

作者 陈榴 戴韧 +1 位作者 杨爱玲 陈康民 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2009年第2期222-228,共7页

本文采用伪时间变化率项及其"预处理"矩阵,并结合LU-SGS离散格式,发展了可压缩与不可压缩气体流动求解的统一算法。该方法有效地消除了采用可压缩方法求解低速流动时容易产生的"刚性"问题,减小了由于压力项在低速... 本文采用伪时间变化率项及其"预处理"矩阵,并结合LU-SGS离散格式,发展了可压缩与不可压缩气体流动求解的统一算法。该方法有效地消除了采用可压缩方法求解低速流动时容易产生的"刚性"问题,减小了由于压力项在低速情况下产生的舍入误差。同时,在求解低速与高速并存的流场流动时,无需进行预处理矩阵的转换,实现了可压缩与不可压缩气体流动的统一理论求解。作为算法有效性的验证,本文分别计算了低速、高速、高低速混合流动的典型算例。计算值的验证结果比较表明,对求解马赫数大范围变化情况下的流场,具有很好的收敛性与稳定性,而且收敛速度基本不受流动速度的影响。这个算法程序为今后发展用于燃烧反应流动和密度梯度驱动流动的分析建立了方法基础。 展开更多

关键词 可压缩流动 预处理 lu-SGS隐格式

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一种高精度隐式计算格式的构造及其应用

13

作者 孙阳 吴勃英 冯国泰 《科学技术与工程》 2010年第16期3914-3917,共4页

AUSMPW格式虽然精度很高,但计算时间稍长。AUSM+up格式的计算速度较快,然而精度不及AUSMPW格式,而且具有较强的参数局限性。因此,结合AUSM+up格式和SD-SLAU格式等计算格式的优点提出了MAUSM+up格式。通过比较隐式格式AF方法和LU-SGS方法... AUSMPW格式虽然精度很高,但计算时间稍长。AUSM+up格式的计算速度较快,然而精度不及AUSMPW格式,而且具有较强的参数局限性。因此,结合AUSM+up格式和SD-SLAU格式等计算格式的优点提出了MAUSM+up格式。通过比较隐式格式AF方法和LU-SGS方法,选用计算速度更佳的AF方法与改进的MAUSM+up格式结合,对已有的三维黏性流计算程序加以改进,并在H-O-H型网格中计算三维黏性流场。结果表明编写的计算程序是一种较为理想的涡轮叶栅流场数值模拟程序。 展开更多

关键词 隐式格式 AF方法 lu-SGS方法 AUSM 涡轮

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间断Galerkin有限元隐式算法GPU并行化研究

14

作者 高缓钦 陈红全 +1 位作者 贾雪松 徐圣冠 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期21-33,I0001,共14页

为了提高间断伽辽金(discontinuous Galerkin,DG)有限元方法的计算效率,围绕求解Euler方程,构建了基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)并行加速的隐式DG算法。算法结合Roe格式进行空间离散,采用人工黏性法处理激波等间断问题... 为了提高间断伽辽金(discontinuous Galerkin,DG)有限元方法的计算效率,围绕求解Euler方程,构建了基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)并行加速的隐式DG算法。算法结合Roe格式进行空间离散,采用人工黏性法处理激波等间断问题,时间推进选用下上对称高斯-赛德尔(lower-upper symmetric Gauss-Seidel,LU-SGS)隐式格式。为了克服传统隐式格式固有的数据关联依赖问题,借助于本文提出的面向任意网格的单元着色分组技术,先给出了LUSGS隐式格式的并行化改造,使得隐式时间推进能按颜色组别依次并行,由于同一颜色组内算法已不存在数据关联,可以据此实现并行化。在此基础上,再结合DG算法局部紧致等特点,基于统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)编程模型,设计了依据单元的核函数,并构建了对应的线程与数据结构,给出了DG有限元隐式GPU并行算法。最后,发展的算法通过了多个二维和三维典型流动算例考核与性能测试,展示出隐式算法GPU加速的效果,且获得的计算结果能与现有的文献或实验数据接近。 展开更多

关键词 间断伽辽金方法 lu-SGS隐式格式 GPU并行化 单元着色分组 EULER方程

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动能BGK格式模拟高雷诺数定常流的收敛性研究

15

作者 蒋瑾 钱跃竑 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期464-470,共7页

为克服动能BGK格式计算耗时多、收敛慢的缺点,在格式中引入当地时间步长、隐式LU-SGS方法和多重网格技术,基于RAE2822翼型粘性跨声速绕流的数值模拟,对其收敛性的改善进行了研究。结果表明:上述3种加速手段对求解定常问题时的收敛性有... 为克服动能BGK格式计算耗时多、收敛慢的缺点,在格式中引入当地时间步长、隐式LU-SGS方法和多重网格技术,基于RAE2822翼型粘性跨声速绕流的数值模拟,对其收敛性的改善进行了研究。结果表明:上述3种加速手段对求解定常问题时的收敛性有明显的改善,达到定常解所需的迭代步数随着CFL数的提高而减少;因而求解某类问题时,隐式格式比显式格式更具优势;多重网格既适用于显式格式,也适用于隐式格式,加速性更加突出。 展开更多

关键词 动能BGK格式 当地时间步长 隐式lu—SGS方法 多重网格 收敛性 定常流

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