基于非正交同位网格下求解N-S方程的快速算法

吉林大学学报(工学版) ›› 2009, Vol. 39 ›› Issue (06): 1521-1526.

基于非正交同位网格下求解N-S方程的快速算法

徐涛^1,2,葛长江²,左文杰²,吉野陈萌²,徐天爽²

1.吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室|长春 130022；2.吉林大学机械科学与工程学院|长春 130022

收稿日期:2008-08-11 出版日期:2009-11-01 发布日期:2009-11-01
通讯作者: 葛长江(1981-),男,博士研究生.研究方向:计算流体力学中的数值方法.E-mail:mygongbo@gmail.com E-mail:mygongbo@gmail.com
作者简介:徐涛(1955-),女,教授,博士生导师.研究方向:计算力学|结构优化|图像处理.E-mail:xutao@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目（50975121）

Fast algorithm for solving N-S equation based on nonorthogonal collocated grids

XU Tao ^1,2,GE Chang-jiang ²,ZUO Wen-jie²,JIYE Chen-meng²,XU Tian-shuang²

1.State Key Laboratory of Automotive Dynamic Simulation,Jilin University|Changchun 130022|China；2.Institute of Mechanical Science and Engineering|Jilin University|Changchun 130022|China

Received:2008-08-11 Online:2009-11-01 Published:2009-11-01

摘要/Abstract

摘要：

利用有限体积法在非正交网格上实施了SIMPLEXT算法，该算法显式处理了邻点速度、源项及交叉导数项对速度修正值的影响，详细地给出了算法的推导过程，并对斜方腔顶盖驱动流进行了数值模拟。结果表明，在雷诺数不断增加的情况下，旋涡的数量也随之增加，同时意味着随着雷诺数的增大，惯性力也相对变大，从而对空腔内流动的作用也相应地增强，可见SIMPLEXT算法有效而准确地模拟了物理现象，同时能在相对宽的亚松弛因子上得到收敛解，具有更好的健壮性，可用于几何形状比较复杂流场的计算。

关键词: 流体力学, SIMPLEXT算法, 非正交同位网格, 健壮性

Abstract:

A SIMPLEXT algorithm is established based on nonorthogonal collocated grids by using finite volume method. The algorithm explicitly treats the influences of adjacent velocity, source term and cross-derivatives on the velocity correction value. Detail of derivation of the algorithm is given, and numerical simulation of the inclined lid-driven square cavity flow is carried out. Results show that as Reynolds number increases the number of eddy increases, the inertia force also increases that enhances the flow inside the cavity. It is demonstrated that convergent solution can be obtained by the SIMPLEXT algorithm under relatively wide underrelaxation. The robustness of the algorithm is also better and it can be used for the calculation of flow fields with complex boundaries.

Key words: hydromechanics, SIMPLEXT algorithm, nonorthogonal collocated grids, robustness

中图分类号:

O357.1

徐涛,葛长江,左文杰,吉野陈萌,徐天爽. 基于非正交同位网格下求解N-S方程的快速算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(06): 1521-1526.

XU Tao,GE Chang-jiang,ZUO Wen-jie,JIYE Chen-meng,XU Tian-shuang. Fast algorithm for solving N-S equation based on nonorthogonal collocated grids[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(06): 1521-1526.

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