理论教育 偏微分方程与数值解法

偏微分方程与数值解法

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于燃气射流所属的可压缩流来说,扩散项并不主导流动规律和方程性质,而对流项对流动规律和求解过程的影响占据主导地位。下面从式(4.1)的一维问题出发,讨论其数值求解方法,即若源项的性质较为特殊,还可对式(4.2)进一步做算子分裂,此处不再赘述。扩展阅读TORO E F. Riemann solvers and numerical methods for fluid dynamics: a practical introduction[M].Berlin: Springer, 2009.第2 章式(4.4)为一阶偏微分方程。

偏微分方程与数值解法

NS 方程组本身较复杂,为便于分析,我们从其通用形式式(2.79)出发。

正如第2 章提到的,方程(2.79)第一项为时间导数项,第二项为对流项,第三项为扩散项,最后一项为源项。

源项的内涵丰富,且因问题不同而不同,在质量方程中可包括相变效应、化学反应等带来的质量转换,动量方程中可包含重力、电磁力等体积力,能量方程中可包含化学反应和体积力做功等。其形式众多、性质不一,处理方式也因问题而异,此处不做统一讨论。

扩散项具有良好的均一性,它与流体性质和物理量的分布相关,但不依赖于流动方向,便于处理。对于燃气射流所属的可压缩流来说,扩散项并不主导流动规律和方程性质,而对流项对流动规律和求解过程的影响占据主导地位。常用的方法是采用算子分裂(operator split)[3],将扩散项和源项与对流项分离,即将式(2.79)的求解近似为如下两个方程的分步求解:

正如第2 章提到的,方程(2.79)第一项为时间导数项,第二项为对流项,第三项为扩散项,最后一项为源项。

源项的内涵丰富,且因问题不同而不同,在质量方程中可包括相变效应、化学反应等带来的质量转换,动量方程中可包含重力、电磁力等体积力,能量方程中可包含化学反应和体积力做功等。其形式众多、性质不一,处理方式也因问题而异,此处不做统一讨论。

扩散项具有良好的均一性,它与流体性质和物理量的分布相关,但不依赖于流动方向,便于处理。对于燃气射流所属的可压缩流来说,扩散项并不主导流动规律和方程性质,而对流项对流动规律和求解过程的影响占据主导地位。常用的方法是采用算子分裂(operator split)[3],将扩散项和源项与对流项分离,即将式(2.79)的求解近似为如下两个方程的分步求解:

若源项的性质较为特殊,还可对式(4.2)进一步做算子分裂,此处不再赘述。下面从式(4.1)的一维问题出发,讨论其数值求解方法,即

若源项的性质较为特殊,还可对式(4.2)进一步做算子分裂,此处不再赘述。下面从式(4.1)的一维问题出发,讨论其数值求解方法,即

引入如下记号:

引入如下记号:(www.daowen.com)

此时式(4.3)可记为

此时式(4.3)可记为

扩展阅读

TORO E F. Riemann solvers and numerical methods for fluid dynamics: a practical introduction[M].Berlin: Springer, 2009.

第2 章

式(4.4)为一阶偏微分方程(partial differential equation,PDE)。

扩展阅读

TORO E F. Riemann solvers and numerical methods for fluid dynamics: a practical introduction[M].Berlin: Springer, 2009.

第2 章

式(4.4)为一阶偏微分方程(partial differential equation,PDE)。

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