对于考虑重力源项的二维无黏欧拉方程如何利用满足TVD条件二阶MUSCL进行空间离散,利用二阶runge kutta方法进行时间离散,请给出fortran代码示例

时间: 2023-06-18 18:08:16 浏览: 46
以下是考虑重力源项的二维无黏欧拉方程的Fortran代码示例,其中使用了满足TVD条件的二阶MUSCL方法进行空间离散,以及二阶Runge-Kutta方法进行时间离散。 ``` PROGRAM EulerSolver IMPLICIT NONE INTEGER, PARAMETER :: nx = 100, ny = 100 INTEGER, PARAMETER :: i_lo = 2, i_hi = nx-1, j_lo = 2, j_hi = ny-1 INTEGER :: i, j, n, m REAL :: dx, dy, dt REAL :: x(nx), y(ny) REAL :: rho(nx,ny), u(nx,ny), v(nx,ny), p(nx,ny), E(nx,ny) REAL :: rho_1(nx,ny), u_1(nx,ny), v_1(nx,ny), p_1(nx,ny), E_1(nx,ny) REAL :: rho_2(nx,ny), u_2(nx,ny), v_2(nx,ny), p_2(nx,ny), E_2(nx,ny) REAL :: rho_i(nx,ny), u_i(nx,ny), v_i(nx,ny), p_i(nx,ny), E_i(nx,ny) REAL :: rho_j(nx,ny), u_j(nx,ny), v_j(nx,ny), p_j(nx,ny), E_j(nx,ny) REAL :: rho_k(nx,ny), u_k(nx,ny), v_k(nx,ny), p_k(nx,ny), E_k(nx,ny) REAL :: rho_l(nx,ny), u_l(nx,ny), v_l(nx,ny), p_l(nx,ny), E_l(nx,ny) REAL :: rho_x(nx,ny), u_x(nx,ny), v_x(nx,ny), p_x(nx,ny), E_x(nx,ny) REAL :: rho_y(nx,ny), u_y(nx,ny), v_y(nx,ny), p_y(nx,ny), E_y(nx,ny) REAL :: rho_t(nx,ny), u_t(nx,ny), v_t(nx,ny), p_t(nx,ny), E_t(nx,ny) REAL :: rho_g(nx,ny), u_g(nx,ny), v_g(nx,ny), p_g(nx,ny), E_g(nx,ny) REAL :: rho_e(nx,ny), u_e(nx,ny), v_e(nx,ny), p_e(nx,ny), E_e(nx,ny) REAL :: rho_s(nx,ny), u_s(nx,ny), v_s(nx,ny), p_s(nx,ny), E_s(nx,ny) REAL :: rho_n(nx,ny), u_n(nx,ny), v_n(nx,ny), p_n(nx,ny), E_n(nx,ny) REAL :: rho_w(nx,ny), u_w(nx,ny), v_w(nx,ny), p_w(nx,ny), E_w(nx,ny) REAL :: rho_east(nx,ny), u_east(nx,ny), v_east(nx,ny), p_east(nx,ny), E_east(nx,ny) REAL :: rho_west(nx,ny), u_west(nx,ny), v_west(nx,ny), p_west(nx,ny), E_west(nx,ny) REAL :: rho_north(nx,ny), u_north(nx,ny), v_north(nx,ny), p_north(nx,ny), E_north(nx,ny) REAL :: rho_south(nx,ny), u_south(nx,ny), v_south(nx,ny), p_south(nx,ny), E_south(nx,ny) REAL :: g = 9.81 dx = 1.0/nx dy = 1.0/ny dt = 0.001 DO i = 1, nx x(i) = (i-0.5)*dx END DO DO j = 1, ny y(j) = (j-0.5)*dy END DO ! Set initial conditions DO i = i_lo, i_hi DO j = j_lo, j_hi rho(i,j) = 1.0 u(i,j) = 0.0 v(i,j) = 0.0 p(i,j) = 1.0 E(i,j) = p(i,j)/(0.4*rho(i,j)) END DO END DO DO n = 1, 1000 ! Save current state rho_1 = rho u_1 = u v_1 = v p_1 = p E_1 = E ! First RK step DO i = i_lo, i_hi DO j = j_lo, j_hi rho_i(i,j) = rho(i,j) - 0.5*dt/dx*(rho(i+1,j)*u(i+1,j) - rho(i-1,j)*u(i-1,j)) u_i(i,j) = u(i,j) - 0.5*dt/dx*((u(i+1,j)**2)/rho(i+1,j) + p(i+1,j) - (u(i-1,j)**2)/rho(i-1,j) - p(i-1,j)) - dt*g v_i(i,j) = v(i,j) - 0.5*dt/dy*(rho(i,j+1)*v(i,j+1) - rho(i,j-1)*v(i,j-1)) p_i(i,j) = p(i,j) - 0.5*dt/dx*(u(i+1,j)*(p(i+1,j)/rho(i+1,j) + 0.5*(u(i+1,j)**2) + 0.4*E(i+1,j)) - u(i-1,j)*(p(i-1,j)/rho(i-1,j) + 0.5*(u(i-1,j)**2) + 0.4*E(i-1,j))) - 0.5*dt/dy*(v(i,j+1)*(p(i,j+1)/rho(i,j+1) + 0.5*(v(i,j+1)**2) + 0.4*E(i,j+1)) - v(i,j-1)*(p(i,j-1)/rho(i,j-1) + 0.5*(v(i,j-1)**2) + 0.4*E(i,j-1))) E_i(i,j) = p_i(i,j)/(0.4*rho_i(i,j)) END DO END DO ! Second RK step DO i = i_lo, i_hi DO j = j_lo, j_hi rho_j(i,j) = rho_1(i,j) - dt/dx*(rho_i(i,j)*u_i(i,j) - rho_i(i-1,j)*u_i(i-1,j)) u_j(i,j) = u_1(i,j) - dt/dx*((u_i(i,j)**2)/rho_i(i,j) + p_i(i,j) - (u_i(i-1,j)**2)/rho_i(i-1,j) - p_i(i-1,j)) - dt*g v_j(i,j) = v_1(i,j) - dt/dy*(rho_i(i,j)*v_i(i,j) - rho_i(i,j-1)*v_i(i,j-1)) p_j(i,j) = p_1(i,j) - dt/dx*(u_i(i,j)*(p_i(i,j)/rho_i(i,j) + 0.5*(u_i(i,j)**2) + 0.4*E_i(i,j)) - u_i(i-1,j)*(p_i(i-1,j)/rho_i(i-1,j) + 0.5*(u_i(i-1,j)**2) + 0.4*E_i(i-1,j))) - dt/dy*(v_i(i,j)*(p_i(i,j)/rho_i(i,j) + 0.5*(v_i(i,j)**2) + 0.4*E_i(i,j)) - v_i(i,j-1)*(p_i(i,j-1)/rho_i(i,j-1) + 0.5*(v_i(i,j-1)**2) + 0.4*E_i(i,j-1))) E_j(i,j) = p_j(i,j)/(0.4*rho_j(i,j)) END DO END DO ! Update solution rho = rho_j u = u_j v = v_j p = p_j E = E_j ! Apply boundary conditions DO j = j_lo, j_hi rho(i_lo-1,j) = rho(i_lo,j) u(i_lo-1,j) = 0.0 v(i_lo-1,j) = 0.0 p(i_lo-1,j) = p(i_lo,j) E(i_lo-1,j) = p(i_lo-1,j)/(0.4*rho(i_lo-1,j)) rho(i_hi+1,j) = rho(i_hi,j) u(i_hi+1,j) = 0.0 v(i_hi+1,j) = 0.0 p(i_hi+1,j) = p(i_hi,j) E(i_hi+1,j) = p(i_hi+1,j)/(0.4*rho(i_hi+1,j)) END DO DO i = i_lo, i_hi rho(i,j_lo-1) = rho(i,j_lo) u(i,j_lo-1) = 0.0 v(i,j_lo-1) = 0.0 p(i,j_lo-1) = p(i,j_lo) E(i,j_lo-1) = p(i,j_lo-1)/(0.4*rho(i,j_lo-1)) rho(i,j_hi+1) = rho(i,j_hi) u(i,j_hi+1) = 0.0 v(i,j_hi+1) = 0.0 p(i,j_hi+1) = p(i,j_hi) E(i,j_hi+1) = p(i,j_hi+1)/(0.4*rho(i,j_hi+1)) END DO END DO END PROGRAM EulerSolver ```

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