跨音速流动模拟：SIMPLE与CLEAR算法对比研究

"计算跨音速流动的SIMPLE算法和CLEAR算法研究 (2013年)" 这篇2013年的论文主要关注了两种用于模拟跨音速流动的数值计算算法——SIMPLE算法和CLEAR算法。SIMPLE算法（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）是求解流体动力学方程组的一种常用方法，它通过半隐式步骤处理压力耦合问题，以确保计算稳定性。而CLEAR算法（Conservative Linearized Euler with Accelerated Relaxation）则是一种优化的SIMPLE变体，旨在改善迭代收敛速度。 论文中，研究者将不同类型的界面密度格式集成到这两种算法框架中，包括一阶迎风格式、中心差分和一阶迎风的混合格式，以及高阶的HLPA（High-Resolution Linearized Pressure Approximation）、MUSCL（Monotonic Upstream-Centered Scheme for Conservation Laws）和SMART（Self-Adjusting Hybrid Reconstruction Technique）格式。这些高阶格式的目的是提高计算精度，特别是在处理复杂的流动现象时。 研究使用了一种缩放喷管的跨音速流动模型，其马赫数从进口的约0.2逐渐增加到出口的2.1。通过应用修正变量法来实现高阶界面密度格式，计算结果与实验数据的对比显示了算法的可靠性和准确性。 实验结果显示，SMART格式的引入显著提升了在大亚松弛因子下的计算速度，这有助于加速迭代过程的收敛。而在小亚松弛因子下使用CLEAR算法，大亚松弛因子下使用SIMPLE算法的策略可以进一步优化计算效率。这一发现对于实际工程中的跨音速流动模拟具有重要的实用价值，因为它可以更高效地解决这类流动问题。 关键词：跨声速流动，界面密度格式，SIMPLE算法，CLEAR算法 论文发表在《中国科技论文》（China Science Paper），表明该研究属于自然科学领域，特别是流体力学和计算流体动力学的研究。中图分类号为TK124，文献标志码为A，文章编号为20952783（2013）08079204。