基于高斯滤波的新型压力校正技术及其超紧凑格式方案用于不可压粘性流动
数值分析
2024-07-30 v1 数值分析
流体动力学
摘要
本文提出了一种基于高斯滤波的新型压力校正技术，结合超紧凑（super compact）高阶有限差分格式，用于求解不可压粘性流动的非稳定三维（3D）问题。该压力校正技术在最小迭代次数达到所需精度方面具有显著优势，因而具有高度的效率和性价比。压力场常表现出高度非线性行为，采用高斯滤波可帮助通过减少噪声和不确定性来提高其可靠性。另一方面，超紧凑格式使用最少的网格点，在时间上达到二阶精度，在空间上达到四阶精度。本研究的主要目标是提高求解复杂流动问题的精度和效率，同时最小化计算成本。超紧凑格式在已知时刻（即第n次时刻）使用19个网格点，仅从未知时刻（即n+1时刻）获取7个网格点。通过采用上述策略，可显著降低求解复杂流动问题的计算成本，同时维持计算方案的精度。我们在三个不同情境下实现了该方法：一个具有解析解的3D布尔方程，以及两个不同的驱动腔问题。数值模拟结果表明，我们的方法与解析基准以及先前验证的数值结果在腔体问题上具有卓越的一致性。
引用
@article{arxiv.2407.19116,
title = {A Novel Gaussian filter-based Pressure Correction Technique with Super Compact Scheme for Unsteady 3D Incompressible, Viscous Flows},
author = {Ashwani Punia and Rajendra K. Ray},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.19116},
year = {2024}
}