时间谱方法：非定常方柱绕流的可变周期计算与精度验证

本文档深入探讨了"求解非定常方柱绕流的可变周期时间谱方法"，发表于2009年的西安交通大学学报第43卷第5期。研究关注的是在低雷诺数下，二维不可压缩层流围绕方柱的周期性非定常流动问题。传统上，这类流动的计算可能面临非定常运动周期未知的挑战，但作者创新性地引入了基于残差梯度的可变周期计算策略，允许变量和周期在计算过程中同时进行迭代更新。 时间谱方法是核心的研究工具，它利用周期性函数的频域表示来解决非周期性问题，有效地捕捉到了方柱后漩涡的非定常运动特征。通过对比，研究发现时间谱方法的计算精度显著高于传统的基于有限差分的双时间推进方法，能够以大约10%至25%的时间成本实现更精确的结果。这种方法不仅能够准确模拟流动现象，还得到了流体非定常运动的Strouhal数和方柱阻力特性的验证，从而证明了其理论和实践价值。 此外，文中特别强调了可变周期计算方法的稳健性，即使在求解参数变化的情况下，它也能保持较高的预测准确性，这对于确定方柱绕流的实际周期具有重要意义。论文的关键点包括周期性非定常流动、不可压缩层流、方柱以及时间谱方法和双时间推进方法的比较分析。该研究成果对于优化工程计算效率，理解复杂流体力学问题提供了新的见解和技术支持。