改进的气热耦合DG方法：非结构网格与稳定性的统一求解策略

本文主要探讨了"基于间断Galerkin方法的气热耦合数值方法研究"，由郝增荣、任晓栋和顾春伟三位作者合作完成，其中郝增荣专注于叶轮机械气动热力学方向，而顾春伟则作为通讯联系人，是清华大学热能工程系燃气轮机研究所的研究教授。这项研究的背景是针对传统有限体积方法在处理气热耦合模拟时遇到的问题，即在流固界面处由于边界单元重构可能导致的数据传递误差和稳定性问题。 传统的数值方法如有限体积法在解决复杂流动与传热交互时，由于涉及到不同领域的物理过程，如RANS方程（Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations）和湍流S-A模型方程的流体力学部分，以及Fourier方程的固体热传导部分，可能会导致在流固交界处出现不稳定性和精度损失。为了克服这些挑战，本文创新性地提出了基于非结构网格间断Galerkin（DG）方法。DG方法采用统一的Runge-Kutta间断Galerkin（RKDG）离散策略，它允许在保持方程精确的同时，通过基于面积分点的数据交换，隐式地保证了流体和固体之间热参数的连续性。这种方法的主要优势在于能够在同一算法框架内实现流场和温度场的直接耦合和同步推进，从而提升气热耦合问题的计算精度和稳定性。 通过二维和三维的算例验证，研究者展示了这种新型DG方法的有效性。这种方法对于提高高精度算法在气热耦合等多场分区耦合问题中的性能具有重要意义，为未来此类复杂工程问题的数值模拟提供了新的研究参考。此外，研究还关注于动力机械及工程领域，特别是叶轮机械冷却技术，这表明其在实际工业应用中的潜在价值。 文章的关键点包括动力机械工程、气热耦合、间断Galerkin方法的应用、界面数据传递优化以及叶轮机械冷却技术的改进。中图分类号为TK0520，意味着这篇论文被归类在热能工程与动力机械的交叉学科中，反映了其在学术界的前沿地位。这篇文章为提高气热耦合问题的数值处理质量和效率开辟了一条新的途径。