一种新的可计算可压缩流动的预处理方法

作者:刘博; 邢朴; 丁松; 谢明军; 冯林; 时晓天
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针对可压缩流动数值方法求解的不可压缩流动的刚性问题,基于虚拟压缩法的思想,构造了以Mach数、速度、密度、温度等变量为单元的预处理矩阵,改变了控制方程的特征值,使其阶数更接近。通过理论推导和分析,证明了与Weiss、普莱彻、Dailey和Choi相比,新方法不仅降低了方程的刚性,提高了数值求解效率,而且具有更好的稳定性。此外,它还可以实现低速流和高速流之间的平滑过渡。有限差分格式用于离散化,对流项的Roe格式用作基本加权无振荡(WENO)格式的求解器,粘性项使用紧致差分格式中部进行计算。结合预处理矩阵,进行了数值实验。结果表明,新的预处理方法可以实现无粘和粘性不可压缩流动问题的高精度模拟,比Weiss和Pletcher提出的方法具有更好的收敛性和稳定性。