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数值求解Camassa-Holm方程的有限体积WENO-ZQ方法
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作者 任怡帆 开依沙尔·热合曼 穆耶赛尔·艾合麦提 《应用数学》 北大核心 2025年第4期978-987,共10页
本文对非线性Camassa-Holm方程(简称CH方程)的不光滑问题提出一种五阶精度的有限体积加权本质无振荡格式.我们先通过CH方程的完全可积性,将其改写为由椭圆方程和双曲守恒方程组成的方程组.在空间方向,由六阶精度的紧致差分格式来离散椭... 本文对非线性Camassa-Holm方程(简称CH方程)的不光滑问题提出一种五阶精度的有限体积加权本质无振荡格式.我们先通过CH方程的完全可积性,将其改写为由椭圆方程和双曲守恒方程组成的方程组.在空间方向,由六阶精度的紧致差分格式来离散椭圆方程,由五阶精度的有限体积加权本质无振荡格式来离散双曲守恒方程,其中非线性对流流通量由Lax-Friedrichs流通量来近似,从而捕捉流体速度场中的细微变化及复杂结构.在时间方向,用三阶总变差减小的龙格-库塔方法(简称TVD RK3方法)进行离散,以确保数值解的稳定性和准确性.通过对CH方程的孤立波、尖峰波及波破等情况进行一系列数值模拟,验证了该方法的高精度和本质无振荡性. 展开更多
关键词 CAMASSA-HOLM方程 WENO-ZQ格式 紧致差分格式 TVD龙格-库塔方法
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一种改进的紧致WENO混合格式 被引量:7
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作者 武从海 赵宁 田琳琳 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期477-481,共5页
给出了一种用于激波捕捉计算的守恒型混合紧致WENO格式。混合格式可视为五阶WENO格式和五阶守恒紧致格式的加权平均。在格式构造中,本文采用了间断分辨率更好的WENO权因子计算方法以及新的子格式权因子计算方法。对于Euler方程,仅对混... 给出了一种用于激波捕捉计算的守恒型混合紧致WENO格式。混合格式可视为五阶WENO格式和五阶守恒紧致格式的加权平均。在格式构造中,本文采用了间断分辨率更好的WENO权因子计算方法以及新的子格式权因子计算方法。对于Euler方程,仅对混合格式中WENO格式部分做特征投影处理,不仅获得了特征型WENO格式良好的间断分辨率,同时又保证了计算效率。数值实验验证了本文混合格式的高时间效率和高流场分辨率。 展开更多
关键词 高精度格式 紧致格式 WENO格式 混合格式
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超音速平板混合层被动标量的数值模拟 被引量:4
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作者 薛淑艳 张会强 王希麟 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1423-1426,共4页
采用空间五阶精度紧致-WENO混合格式,数值模拟了Mc=0.2和1.0的二维空间发展超音速平板混合层被动标量混合过程。并与Clemens的实验结果进行比较,结果表明,被动标量时均值与实验结果符合很好,而被动标量脉动均方根值与实验值相比较小。... 采用空间五阶精度紧致-WENO混合格式,数值模拟了Mc=0.2和1.0的二维空间发展超音速平板混合层被动标量混合过程。并与Clemens的实验结果进行比较,结果表明,被动标量时均值与实验结果符合很好,而被动标量脉动均方根值与实验值相比较小。还研究了可压缩性对标量混合过程的影响,随着对流马赫数的增加,被动标量时均值剖面变化不大,而脉动均方根峰值增大。 展开更多
关键词 超音速平板混合层 紧致-WENO混合格式 被动标量 可压缩性
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Recent progress in compressible turbulence 被引量:2
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作者 Shiyi Chen Zhenhua Xia +1 位作者 Jianchun Wang Yantao Yang 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第3期275-291,共17页
In this paper, we review some recent studies on compressible turbulence conducted by the authors' group, which include fundamental studies on compressible isotropic turbulence (CIT) and applied studies on developin... In this paper, we review some recent studies on compressible turbulence conducted by the authors' group, which include fundamental studies on compressible isotropic turbulence (CIT) and applied studies on developing a con- strained large eddy simulation (CLES) for wall-bounded turbulence. In the first part, we begin with a newly pro- posed hybrid compact-weighted essentially nonoscillatory (WENO) scheme for a CIT simulation that has been used to construct a systematic database of CIT. Using this database various fundamental properties of compressible turbulence have been examined, including the statistics and scaling of compressible modes, the shocklet-turbulence interac- tion, the effect of local compressibility on small scales, the kinetic energy cascade, and some preliminary results from a Lagrangian point of view. In the second part, the idea and for- mulas of the CLES are reviewed, followed by the validations of CLES and some applications in compressible engineering problems. 展开更多
关键词 Compressible turbulence Hybrid compact-weno scheme Compressibility effect. Lagrangian studyConstrained large eddy simulation
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加权型紧致格式与加权本质无波动格式的比较 被引量:3
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作者 张树海 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期336-347,共12页
线性紧致格式和加权本质无波动格式是两种典型的高阶精度数值格式,它们各有优缺点.线性紧致格式在具有高阶精度的同时,格式的分辨率也比较高,耗散低,是计算多尺度流场结构的较好格式,但是不能计算具有强激波的流场.加权本质无波动格式... 线性紧致格式和加权本质无波动格式是两种典型的高阶精度数值格式,它们各有优缺点.线性紧致格式在具有高阶精度的同时,格式的分辨率也比较高,耗散低,是计算多尺度流场结构的较好格式,但是不能计算具有强激波的流场.加权本质无波动格式是一种高阶精度捕捉激波格式,鲁棒性好,但耗散比较高,分辨率也不理想.近年来,在莱勒的线性紧致格式基础上,采用加权本质无波动格式捕捉激波思想,发展了一系列加权型紧致格式.本文较全面地比较了加权型紧致格式和加权本质无波动格式,包括构造方法、鲁棒性、分辨率、耗散特性、收敛特性以及并行计算效率.结果表明,现有的加权型紧致格式基本保持了加权本质无波动格式的性质,对于气动力等宏观量的计算,比加权本质无波动格式没有明显的优势. 展开更多
关键词 加权本质无波动格式 加权型紧致格式 收敛性
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一种通量加权型紧致格式 被引量:1
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作者 袁湘江 涂国华 +1 位作者 许坦 陆利蓬 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期64-69,共6页
将通量加权的思想引入到紧致格式中,构造了一个传统方法与紧致格式混合组成的加权型差分格式.利用该格式与二阶TVD格式分别计算了一维方波、组合波问题和一些黎曼问题,如Sod问题和Shu问题,以及一维定常激波问题.计算结果的比较表明加权... 将通量加权的思想引入到紧致格式中,构造了一个传统方法与紧致格式混合组成的加权型差分格式.利用该格式与二阶TVD格式分别计算了一维方波、组合波问题和一些黎曼问题,如Sod问题和Shu问题,以及一维定常激波问题.计算结果的比较表明加权格式无论在捕捉各种间断,还是在分辨各种复杂波系上,都具有较大的优势,并与精确解非常吻合. 展开更多
关键词 航空 航天推进系统 数值方法 迎风紧致格式 通量加权型差分格式
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新型紧致WENO5格式 被引量:2
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作者 孙阳 李兴华 艾晓辉 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期154-158,共5页
随着科学研究的不断深入,目前已有的计算格式仍未能满足人们对流体力学数值模拟研究的高精度、高分辨率、高效率及较强稳定性的要求。针对紧致型WENO格式的计算精度、计算效率及稳定性等性能进行了考察,构造了新型的紧致型WENO格式。数... 随着科学研究的不断深入,目前已有的计算格式仍未能满足人们对流体力学数值模拟研究的高精度、高分辨率、高效率及较强稳定性的要求。针对紧致型WENO格式的计算精度、计算效率及稳定性等性能进行了考察,构造了新型的紧致型WENO格式。数值实验表明:新型紧致WENO格式在保持原紧致WENO格式分辨率的前提下,计算速度有明显提高,计算时间显著减少。因此,研究可以说是对高精度数值方法研究方面的有益补充和探索。 展开更多
关键词 高精度 紧致型WENO 守恒律方程 时间离散 有限差分法
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适于可压缩多尺度流动的紧致型激波捕捉格式 被引量:2
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作者 李彦苏 阎超 于剑 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1602-1609,共8页
针对可压缩多尺度流动数值模拟特点,研究一种五阶高分辨率紧致型激波捕捉格式——紧致重构加权基本无振荡(CRWENO)格式。该格式利用非线性权系数将低阶紧致格式加权组合以达到高阶精度。在光滑区域蜕化成具有高分辨率的五阶线性紧致格式... 针对可压缩多尺度流动数值模拟特点,研究一种五阶高分辨率紧致型激波捕捉格式——紧致重构加权基本无振荡(CRWENO)格式。该格式利用非线性权系数将低阶紧致格式加权组合以达到高阶精度。在光滑区域蜕化成具有高分辨率的五阶线性紧致格式,在间断附近则能保持计算稳定无振荡。对CRWENO格式、目前广泛使用的加权基本无振荡(WENO)格式及两格式对应的线性格式(即五阶线性迎风格式和五阶紧致格式)进行数值性能研究,评估非线性权系数对格式耗散及频谱特性的影响。使用一维、二维、三维典型算例进行数值试验,探讨线性/非线性、紧致/非紧致格式在可压缩多尺度流动模拟中的优势和不足。结果表明,CRWENO格式在强压缩性流场模拟中能够稳定地捕捉激波,其紧致特性则改善了非线性格式普遍存在的耗散过大、分辨率较差的问题,使其能够清晰捕捉多尺度流动结构。因此,该格式在可压缩多尺度流动模拟中具有较大优势。 展开更多
关键词 紧致格式 加权基本无振荡(WENO)格式 激波捕捉 数值耗散 频谱特性 可压缩多尺度流动
原文传递
高效率的特征型紧致WENO混合格式
9
作者 骆信 吴颂平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1379-1386,共8页
特征型紧致加权基本无振荡(WENO)混合格式HCW-R结合了迎风紧致格式CS5-P和WENO格式,具有十分优异的分辨率特性。但在求解多维方程组时,HCW-R格式需要求解块状三对角方程组,因而计算代价十分高昂。采用迎风紧致格式CS5-F代替CS5-P,构造... 特征型紧致加权基本无振荡(WENO)混合格式HCW-R结合了迎风紧致格式CS5-P和WENO格式,具有十分优异的分辨率特性。但在求解多维方程组时,HCW-R格式需要求解块状三对角方程组,因而计算代价十分高昂。采用迎风紧致格式CS5-F代替CS5-P,构造了一个新的特征型紧致WENO混合格式HCW-E。由于HCW-E的特殊形式,其可沿迎风方向、由边界处向内推进求解,避免了处理三对角或块状三对角方程组,从而其计算代价与显式格式无异。虽然就分辨率而言,HCW-E稍逊于HCW-R,但前者的计算效率要显著高于后者。因此,当花费相同的计算代价,HCW-E格式可以获得更好的数值结果。一系列求解Euler方程组的数值试验验证了HCW-E的高分辨率特性和相比HCW-R更高的计算效率。HCW-E格式的效率优势在求解高维问题时更为明显。 展开更多
关键词 紧致格式 加权基本无振荡(WENO)格式 混合格式 高分辨率 激波捕捉
原文传递
曲线坐标系下保持自由流的Compact—WENO有限差分杂交格式
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作者 孟宪君 高振 曾维新 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期203-208,214,共7页
由于标准的高阶非线性加权本质无振荡(WENO)格式在多项式重构过程中产生了非线性权重,故在广义曲线坐标下不能保持自由流,同时坐标变化引起的数值误差会导致小尺度扰动,以至于破坏自由流。本文针对间断解和自由流的耦合流场,介绍了一种... 由于标准的高阶非线性加权本质无振荡(WENO)格式在多项式重构过程中产生了非线性权重,故在广义曲线坐标下不能保持自由流,同时坐标变化引起的数值误差会导致小尺度扰动,以至于破坏自由流。本文针对间断解和自由流的耦合流场,介绍了一种基于五阶WENO-Z有限差分格式和六阶线性紧致有限差分格式(Compact)的杂交格式,八阶的多分辨率分析方法被用来判断解的光滑性;在广义坐标系或轻微扰动的网格上,该格式既可以在包含间断解的区域用WENO-Z格式精确地捕获冲击波和大梯度结构,也可以在光滑区域用高阶紧致差分格式保持自由流的性质。计算量较大但能够保持自由流的WENO-like格式用在WENO-Z和Compact格式的交界处,用做Compact格式的边界条件;经典的二维黎曼初值问题和Mach10的双马赫反射问题展示本文的杂交格式比五阶WENO-Z格式的CPU时间快1.5~2倍。 展开更多
关键词 几何守恒性 自由流 WENO-Z格式 紧致差分格式 杂交格式 坐标变换
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