面向任意马赫数Semi-implicit混合有限体积/虚拟元方法用于Voronoi网格上的可压粘性流动
数值分析
2024-05-24 v1 数值分析
流体动力学
摘要
我们提出了一种新型高阶Semi-implicit混合有限体积/虚拟元数值方案，用于求解Voronoi tessellation上的可压流动。该方法依赖于可压 Navier-Stokes 方程组分为三个子系统：使用有限体积(FV)方案显式求解对流子系统，粘性和压力子系统则通过虚拟元方法(VEM)进行隐式离散化。因此，整个算法的时间步长限制仅取决于平均流速，与快速压力波及粘性特征值无关。因此，所提出的方法特别适用于所有雷诺数下的低马赫数流动。此外，方案被证明具有全局能量守恒特性，因此在高马赫数流动中能够保留冲击波捕获特性。为了实现时间和空间的高阶精度，采用IMEX Runge-Kutta时间步进策略，结合基于CWENO多项式和虚拟元空间基函数的高阶空间重构。所选离散技术允许使用一般多边形网格，这在处理复杂域配置时非常有用。该新方案在不可压极限和高马赫数情形下通过大量经典流体动力学基准测试进行仔细验证，评估了其鲁棒性和精度。
引用
@article{arxiv.2405.13441,
title = {An all Mach number semi-implicit hybrid Finite Volume/Virtual Element method for compressible viscous flows on Voronoi meshes},
author = {Walter Boscheri and Saray Busto and Michael Dumbser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.13441},
year = {2024}
}