非正交同位网格中压力-速度耦合SIMPLER算法研究

"该资源是一篇2006年的自然科学论文，主要探讨了一种在非正交同位网格下处理压力与速度耦合的SIMPLER算法，特别适用于复杂区域内的流动与换热问题的模拟。该算法在笛卡儿速度分量的基础上，显式处理压力交叉导数项，实现了压力与界面逆变速度的直接耦合，并通过分汊通道流动问题的计算验证了其有效性。该研究受到国家自然科学基金的资助，由谢公南、王秋旺等在西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室完成。" 在解决复杂的流体流动和换热问题时，非正交同位网格是一种常用的工具，因为它可以更好地适应不规则的边界。SIMPLER（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations with Relaxation）算法是一种常用的计算流体动力学(CFD)方法，用于耦合压力和速度场的迭代解法。传统的SIMPLE算法在交错网格上运行，但在非正交曲线坐标系中，尤其是在三维问题中，同位网格更为方便。 该论文提出的新型SIMPLER算法在非正交同位网格中采用笛卡儿速度分量作为动量方程的独立变量，这有利于保持空间守恒，并能更好地处理90°转角区域的问题。算法的核心创新在于显式处理压力交叉导数项，这一处理方式改进了压力修正方程，直接耦合了压力与界面速度的修正值，从而提高了计算精度和效率。 通过模拟分汊通道内的流动问题，研究团队证明了新算法能够有效地模拟复杂区域的流动与换热现象。这种算法的优势在于，它不仅简化了非正交曲线坐标系中的数值计算，而且提高了计算的准确性，尤其是在处理具有挑战性的几何结构时。 尽管不同的SIMPLE-like算法在特定情况下的性能会有所不同，但该论文强调了在复杂区域使用非正交同位网格下SIMPLE-like算法的普遍适用性和重要性。未来的研究将继续对这类算法进行更多的考察和验证计算，以进一步优化其性能和适用范围。 这项研究为非正交曲线坐标系中的流体动力学模拟提供了新的方法，对工程和科学计算领域具有重要的理论和实践意义。