任意不规则网格下的N-S方程求解算法

"这篇论文主要探讨了如何在任意不规则网格上求解Navier-Stokes(N-S)方程，这是计算流体动力学中的一个关键问题。作者提出了一个新的通量近似计算方法，利用辅助点法建立了一个适用于高度不规则畸变网格的控制体积单元中心有限体积法。这种方法采用了SIMPLE压力-速度耦合策略，能够有效处理高扭曲度网格，提高了计算精度，减轻了传统算法在不规则网格计算中的挑战。" 在计算流体动力学领域，Navier-Stokes方程是描述流体运动的基本方程，对于理解和模拟复杂流体行为至关重要。然而，由于实际工程问题中的几何形状往往非常复杂，采用规则网格进行求解存在局限性，因此不规则网格的使用变得尤为重要。这篇2004年的论文由赖锡军、汪德馛和王志东共同撰写，他们提出了一种创新的数值方法来解决这一问题。 首先，论文介绍了一种新的通量近似计算方法，该方法基于辅助点法，能够适应各种不规则畸变网格。这种方法的关键在于，它使用同位网格作为变量布置的基础，这意味着速度、压力等物理量都在同一套控制体积上进行计算，增强了算法的灵活性和适应性。 其次，论文采用了SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations）算法来处理压力-速度的耦合问题。SIMPLE算法是一种常见的计算流体动力学中的迭代方法，它能够有效地处理流体流动中的压力和速度关系，特别是在非结构化网格中，简化了计算过程并保证了计算的稳定性。 通过数值算例，作者展示了所提出算法的有效性和优势，特别是在处理高度不规则的网格时，算法能够保持良好的计算精度，不受网格拉伸或剪切畸变的影响。这表明，该方法可以成功地应用于那些传统方法难以处理的复杂几何边界条件下的流场模拟。 这项工作为计算流体动力学提供了一个强大的工具，允许研究人员和工程师专注于实际流场的计算，而无需花费大量时间在网格生成上。这种提高处理复杂几何形状能力的方法，对于推动计算流体动力学在实际工程中的应用具有重要意义。