通量差分裂方法在一维河网模型中的应用 被引量：8

1

作者 向小华 吴晓玲 +1 位作者 牛帅 王船海 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期894-900,共7页

以通量差分裂格式离散非守恒型圣维南方程组,为保证河网整体离散形式的一致性,采用特征线方法离散边界节点,并引入限制器和熵修正使离散模型具有TVD(Total Variation Diminishing)特性,在线性隐式化的基础上最终构建基于隐式TVD类方法... 以通量差分裂格式离散非守恒型圣维南方程组,为保证河网整体离散形式的一致性,采用特征线方法离散边界节点,并引入限制器和熵修正使离散模型具有TVD(Total Variation Diminishing)特性,在线性隐式化的基础上最终构建基于隐式TVD类方法的一维河网水流模型。通过实例验证,表明提出的方法能处理跨临界流变化,而且在实际复杂河网中对水位及主、支河道分流比都能较好地模拟,具有一定实用性。 展开更多

关键词 水动力学 数值方法 有限体积法 一维河网 通量差分裂

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通量差分裂格式的二维水流水质计算的适用性分析 被引量：9

2

作者 丁玲 逄勇 +2 位作者 赵棣华 吴建强 吕俊 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期561-565,共5页

将通量差分裂(FDS)格式应用于二维水流 水质数值模拟中。应用若干理想条件下的简化模型对格式的计算精度进行分析,结果表明:FDS格式不仅能高精度地模拟浓度梯度较缓的污染物稳定排放情况,且其二阶格式能高分辨率捕俘水质间断,与理论值... 将通量差分裂(FDS)格式应用于二维水流 水质数值模拟中。应用若干理想条件下的简化模型对格式的计算精度进行分析,结果表明:FDS格式不仅能高精度地模拟浓度梯度较缓的污染物稳定排放情况,且其二阶格式能高分辨率捕俘水质间断,与理论值吻合很好,说明FDS二阶格式能高精度地计算污染物间断排放引起的大浓度梯度或水质突跃情况。该格式在长江南通江段水环境数值模拟中的应用验证了它的实际应用能力。 展开更多

关键词 通量差分裂格式 二维水流水质模型 计算精度

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长江口北支基于混合网格的通量差分裂水流水质计算模式 被引量：4

3

作者 刘晓东 姚琪 王鹏 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2004年第5期565-570,共6页

　本文建立了基于三角形四边形混合网格的二维水流水质耦合数值计算模式,网格通过推进阵面法自动生成,控制方程采用有限体积法对守恒变量进行离散,应用通量差分裂格式(FDS)计算边界上的水量、动量和污染物法向数值通量。模型应用于长江... 　本文建立了基于三角形四边形混合网格的二维水流水质耦合数值计算模式,网格通过推进阵面法自动生成,控制方程采用有限体积法对守恒变量进行离散,应用通量差分裂格式(FDS)计算边界上的水量、动量和污染物法向数值通量。模型应用于长江口北支崇海公路大桥修建后的流场浓度场的数值模拟。网格根据工程实际需要分区布置,在工程外区域采用有结构的四边形网格布置,既可贴合实际岸线边界,又便于组织数据结构;在工程附近区域采用无结构的三角形网格布置,利用三角形网格的灵活性实现复杂地形边界和局部小尺度流场浓度场的精细模拟。模型计算出的流场和浓度场与实测值对比令人满意,较好地解决了复杂边界和工程网格尺度问题。 展开更多

关键词 长江口北支 混合网格 水流 水质 通量差分裂

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使用高阶逆风通量差分裂格式的悬停旋翼流场数值模拟 被引量：7

4

作者 招启军 徐国华 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期186-191,共6页

为减少Jameson二阶中心差分有限体积法导致的旋翼尾迹的数值耗散,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,建立了一个三维雷诺平均N-S方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法。为了充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用周期性边界条件... 为减少Jameson二阶中心差分有限体积法导致的旋翼尾迹的数值耗散,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,建立了一个三维雷诺平均N-S方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法。为了充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用周期性边界条件和由动量理论导出的远场边界条件。为进一步减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。然后,进行了算例计算,给出了桨叶表面的压强分布,与可得到的试验数据及二阶中心差分方法的计算结果进行了对比,并针对几种不同桨尖形状的旋翼悬停流场进行计算,数值结果显示:后掠桨尖可减弱超临界流动。此外,还计算和分析了旋翼下方不同位置上的涡量分布。计算结果表明,本文方法能够有效地减少旋翼尾迹的数值耗散。 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 旋翼 直升机 逆风格式 通量差分裂方法 嵌套网格方法

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基于高阶逆风通量差分裂格式的直升机旋翼前飞流场模拟 被引量：7

5

作者 招启军 徐国华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期408-413,共6页

描述了三维雷诺平均NS方程数值模拟前飞状态旋翼非定常流场的方法和模型。在该模型中,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,无需添加人工粘性,因而可有效地减少Jameson二阶中心差分有限体积法导致的旋翼尾迹数值耗散。为充分... 描述了三维雷诺平均NS方程数值模拟前飞状态旋翼非定常流场的方法和模型。在该模型中,将三阶逆风格式(MUSCL)与通量差分裂方法相结合,无需添加人工粘性,因而可有效地减少Jameson二阶中心差分有限体积法导致的旋翼尾迹数值耗散。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响和计入桨叶的旋转、挥舞、变距运动,发展了一种运动嵌套网格。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,提出了一种新的“伪贡献单元搜寻法”。应用上述方法,对Caradonna模型旋翼在周期变距和挥舞运动条件下的前飞流场进行了计算,与采用Jameson二阶中心差分方法相比,计算结果更贴近实验值。并针对几种不同桨尖形状的旋翼前飞流场进行计算,表明后掠桨尖可有效减弱超临界流动。 展开更多

关键词 旋翼 直升机 逆风格式 通量差分裂格式 运动嵌套网格

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基于通量差分裂的圣维南方程组离散方法 被引量：3

6

作者 向小华 吴晓玲 +1 位作者 王春艳 王船海 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期59-62,共4页

为了提高一维河道水流模拟精度,以通量差分裂格式为基础,从波动守恒角度出发,结合限制器和熵修正等数值技术构建了一种理论基础较强且计算稳定的圣维南方程组高精度离散方法.标准的一维溃坝算例表明,该方法在处理含激波流动问题时具有... 为了提高一维河道水流模拟精度,以通量差分裂格式为基础,从波动守恒角度出发,结合限制器和熵修正等数值技术构建了一种理论基础较强且计算稳定的圣维南方程组高精度离散方法.标准的一维溃坝算例表明,该方法在处理含激波流动问题时具有可靠的稳定性;陡坡实验水槽算例验证结果表明,该方法在模拟跨临界流时也具有良好的数值精度.该方法可以作为一维水流模拟的一种有效方法加以应用. 展开更多

关键词 通量差分裂 有限体积法 TVD格式 圣维南方程组

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一种新型的高分辨率通量差分裂格式

7

作者 胡立军 赵昆磊 袁海专 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期810-818,共9页

传统的Roe格式不满足熵条件并且在计算激波问题时会遭遇不同形式的不稳定现象,如慢行激波的波后振荡和红玉(carbuncle)现象。基于Zha-Bilgen对流-压力通量分裂方法,构造一种新型的通量差分裂格式。利用约旦标准型理论,通过添加广义特征... 传统的Roe格式不满足熵条件并且在计算激波问题时会遭遇不同形式的不稳定现象,如慢行激波的波后振荡和红玉(carbuncle)现象。基于Zha-Bilgen对流-压力通量分裂方法,构造一种新型的通量差分裂格式。利用约旦标准型理论,通过添加广义特征向量构造通量差分裂方法来计算对流子系统。压力子系统具有一组完备的线性无关特征向量,因此可以构造传统的通量差分裂格式进行计算。为了提高接触间断的分辨率,利用界面变差下降(BVD)算法来重构对流通量耗散项中的密度差。激波稳定性分析表明,新格式可以有效地衰减数值误差,从而抑制不稳定现象的发生。一系列数值实验证明了本文构造的新型通量差分裂格式比Roe格式具有更高的分辨率和更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 可压缩流 通量差分裂格式 Zha-Bilgen分裂方法 界面变差下降算法 高分辨率 鲁棒性

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长江江苏段二维水流-水质模拟 被引量：35

8

作者 赵棣华 李褆来 陆家驹 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期72-77,共6页

根据长江江苏感潮河段水流水质及地形特点 ,应用有限体积法及黎曼近似解建立了平面二维水流 -水质模型。模型应用有限体积法的积分离散 ,并利用通量坐标旋转的不变性把二维问题转化为一系列局部的一维问题进行求解 ,采用通量差分裂格式... 根据长江江苏感潮河段水流水质及地形特点 ,应用有限体积法及黎曼近似解建立了平面二维水流 -水质模型。模型应用有限体积法的积分离散 ,并利用通量坐标旋转的不变性把二维问题转化为一系列局部的一维问题进行求解 ,采用通量差分裂格式计算各跨单元边界的水量、动量及污染物输运等通量。应用浓度输移精确解验证模型算法的正确性 ,利用长江江苏感潮河段的水流、水质监测资料进行模型率定检验 ,并通过对卫星遥感资料的分析检验模型计算污染带的合理性。模型在长江江苏段主要地区区域供水规划及实施决策支持系统中得到应用 。 展开更多

关键词 水流—水质模型 有限体积法 黎曼近似解 通量差分裂 遥感技术 卫星图片

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基于显式有限体积法的一维河网模型 被引量：7

9

作者 向小华 吴晓玲 +1 位作者 牛帅 杜世鹏 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2015年第4期6-9,43,共5页

采用显式通量差分裂格式离散圣维南方程组,通过特征线方式处理边界;在局部离散中引入跨临界流熵修正和TVD限制器,以提高模型精度并保证模拟稳定性,最终构建了基于显式有限体积法的一维河网水流模型。经典算例验证表明,所建立的模型能够... 采用显式通量差分裂格式离散圣维南方程组,通过特征线方式处理边界;在局部离散中引入跨临界流熵修正和TVD限制器,以提高模型精度并保证模拟稳定性,最终构建了基于显式有限体积法的一维河网水流模型。经典算例验证表明,所建立的模型能够处理具有激波的跨临界等复杂流态;模型应用于长江南京八卦洲河段,水位和流量的验证表明该模型能够应用于实际的河网,并具有较高的精度,为显式离散方法应用于河网模型提供了一种思路。 展开更多

关键词 一维河网模型 有限体积法 显式离散 通量差分裂 圣维南方程组

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基于FDS格式的长江镇扬段水沙数值仿真

10

作者 罗缙 逄勇 +1 位作者 王华 李一平 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2009年第5期659-667,共9页

基于镇扬江段河势变化剧烈、感潮特性明显、水沙运动复杂的特征,建立了二维非稳态水流、水质及泥沙耦合数学模型,在有限体积法框架下应用通量差分裂(FDS)格式计算模型中各跨单元边界的数值通量,基于实测数据对模型进行了率定验证.运用... 基于镇扬江段河势变化剧烈、感潮特性明显、水沙运动复杂的特征,建立了二维非稳态水流、水质及泥沙耦合数学模型,在有限体积法框架下应用通量差分裂(FDS)格式计算模型中各跨单元边界的数值通量,基于实测数据对模型进行了率定验证.运用所建模型对洪季、枯季镇扬江段水沙过程进行数值仿真,结果表明:(1)镇扬江段汛期流速约为0.72—1.98m/s,枯水期流速约为0.33—1.24m/s,汛期平均流速约比枯水期增加了40.6%;(2)汛期水动力条件较好,沿河排污口最大污染带长度约1550m,枯水期总污染带长度约2800m,比汛期增加了46.2%;(3)汛期镇扬江段平均含沙量为0.12—0.20kg/m3,枯水期平均含沙量为0.07—0.11kg/m3,汛期含沙量较枯水期增加了40%;汛期,泥沙浓度从上游至下游沿河长方向基本呈现递减趋势;枯水期,由于径流、潮流双重作用明显,泥沙浓度沿程变化较小. 展开更多

关键词 通量差分裂 长江 数学模型 水质 泥沙

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一维非定常流体力学数值模拟 被引量：1

11

作者 付智豪 余聪 《大学物理》 2022年第4期65-70,共6页

非线性的流体偏微分方程中的激波间断解是物理中很有挑战的问题,其中的Riemann问题可采用解析的方法求出理论解,但采用近似解的方法进行流体动力学数值模拟也可以有效地追踪和捕捉激波.本文以一维激波管为例,对非定常流体基本方程组采用... 非线性的流体偏微分方程中的激波间断解是物理中很有挑战的问题,其中的Riemann问题可采用解析的方法求出理论解,但采用近似解的方法进行流体动力学数值模拟也可以有效地追踪和捕捉激波.本文以一维激波管为例,对非定常流体基本方程组采用Roe通量差分裂格式,并进行数值模拟.通过与理论解对比,发现其符合度较好. 展开更多

关键词 流体力学 激波 Roe通量差分裂 数值模拟

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基于WENO-分段线性格式的直升机流场数值模拟 被引量：1

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作者 张居晖 陈仁良 孔卫红 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2589-2598,共10页

发展了一套适合于格心格式求解器的基于加权本质无振荡(WENO)-分段线性格式的旋翼/机身气动干扰高精度CFD计算方法。应用该方法对多种旋翼/机身组合模型前飞算例进行了数值模拟,计算得到的机身表面压力系数分布与实验结果吻合良好,说明... 发展了一套适合于格心格式求解器的基于加权本质无振荡(WENO)-分段线性格式的旋翼/机身气动干扰高精度CFD计算方法。应用该方法对多种旋翼/机身组合模型前飞算例进行了数值模拟,计算得到的机身表面压力系数分布与实验结果吻合良好,说明了该方法对旋翼/机身气动干扰研究的有效性。之后进一步将该方法应用到悬停状态的X3构型复合式高速直升机旋翼/机翼/螺旋桨组合模型的复杂流场模拟中,并与悬停状态孤立旋翼和旋翼/机翼组合模型的流场进行了对比。研究发现:机翼对旋翼下洗流起阻滞作用,引起机翼下方不规则流动,且螺旋桨滑流与旋翼下洗流会相互干扰产生一定的偏折,旋翼下洗流速度更大,螺旋桨滑流会产生明显的向下偏折。 展开更多

关键词 飞行器设计 旋翼/机身干扰 旋翼/机翼/螺旋桨干扰 非结构网格 通量差分裂方法

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