跨音速流动模拟:SIMPLE与CLEAR算法对比研究
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更新于2024-08-11
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"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。
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