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一种光滑型TENO非线性加权的WCNS格式 被引量：1
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作者 吴文昌 马燕凯 +2 位作者 韩省思 闵耀兵 燕振国 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期162-175,共14页
可压缩湍流流动广泛存在于航空航天领域,流场中激波间断与多尺度湍流共存使得高精度数值模拟面临巨大挑战。为了提升复杂湍流模拟的精度,在加权紧致非线性格式(WCNS)框架下,发展基于目标基本无振荡(TENO)格式加权策略的WCNS-T格式,并进... 可压缩湍流流动广泛存在于航空航天领域,流场中激波间断与多尺度湍流共存使得高精度数值模拟面临巨大挑战。为了提升复杂湍流模拟的精度,在加权紧致非线性格式(WCNS)框架下,发展基于目标基本无振荡(TENO)格式加权策略的WCNS-T格式,并进一步从兼顾数值计算收敛性和精度的角度提出光滑型S-TENO非线性加权方法及其WCNS-ST格式。通过频谱特性分析、一维Lax和Osher-Shu算例、二维双Mach反射算例测试了发展的WCNS-ST格式对于间断与高频波的捕捉能力;通过二维圆柱层流绕流与三维30P30N多段翼型的自适应湍流模拟,重点对比研究了原始TENO加权与当前的S-TENO加权在黏性复杂流动中的收敛特性及其对数值计算结果的影响。研究发现,当前提出的S-TENO非线性加权保持了原始TENO非线性加权的色散耗散特性及激波捕捉方面的能力,同时明显改善了WCNS-JS和WCNS-Z格式中非线性耗散过大的问题;S-TENO非线性加权显著改善了原始TENO非线性加权中权值阶跃导致的收敛困难问题。以上结果表明,当前提出的光滑型S-TENO非线性加权及其WCNS-ST格式在实际复杂构型流动数值模拟中兼顾精度和收敛性,更加适用于复杂工程应用场景。 展开更多
关键词 加权紧致非线性格式 目标基本无振荡 非线性加权 可压缩湍流模拟 高阶精度有限差分方法
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光滑型TENO非线性加权六阶低耗散WCNS-CU6-ST格式
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作者 吴文昌 韩省思 +2 位作者 闵耀兵 燕振国 马燕凯 《航空学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期199-210,共12页
空天飞行器的流动环境涉及激波与湍流等复杂流动现象,流场中激波间断与多尺度湍流结构共存使得高阶精度数值模拟面临巨大挑战。为了提升对复杂湍流流动问题模拟的精度,在加权紧致非线性格式(WCNS)框架下,发展了六阶中心/五阶迎风线性混... 空天飞行器的流动环境涉及激波与湍流等复杂流动现象,流场中激波间断与多尺度湍流结构共存使得高阶精度数值模拟面临巨大挑战。为了提升对复杂湍流流动问题模拟的精度,在加权紧致非线性格式(WCNS)框架下,发展了六阶中心/五阶迎风线性混合插值方法;同时考虑到高分辨率的激波捕捉特性,TENO格式中的尺度分离策略被用于发展非线性权函数,针对数值格式的数值收敛性,进一步发展了光滑型S-TENO非线性权函数。通过近似色散关系(ADR)、一维流动问题、三维槽道湍流和跨声速翼型自适应湍流模拟的算例测试,发现线性模板采用六阶中心/五阶迎风的混合插值方法,能够显著降低格式的数值耗散,从而改善槽道湍流的预测精度;同时光滑型S-TENO非线性权函数不仅保持了原TENO格式非线性权函数良好的色散耗散特性,并在跨声速翼型流动的激波/湍流边界层干扰模拟算例中,提升了数值收敛性,数值算例结果表明本文提出的基于光滑型S-TENO权函数的六阶低耗散WCNS-CU6-ST格式能够同时具备数值耗散低与收敛良好的数值特性,有助于进一步提升对激波/湍流等复杂流动问题模拟的准确性。 展开更多
关键词 高阶精度格式 有限差分方法 非线性权函数 激波捕捉 湍流模拟 数值耗散 数值收敛性
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