一种基于熵稳定/双 fluxes格式的多组分可压缩 Navier-Stokes 方程求解器
计算工程、金融与科学
2025-06-17 v1
摘要
我们提出了一种新型的数值技术组合，以提高多组分可压缩流动仿真的效率、准确性和鲁棒性。本方法的核心是一种保持动能并针对多组分流动（带可变比热比）设计的双 fluxes 格式的熵稳定 formulation。该 formulation 产生低耗散、无振荡的解，并在与标准完全保守方法相比具有更好的稳定性。为进一步提高鲁棒性，我们引入了一种新的混合耗散策略，将熵稳定/双 fluxes 方法与传统耗散机制相结合。我们提供了严格的证明，证明所得数值 fluxes 满足半离散熵不等式，确保其符合热力学第二定律。对于时间积分，我们采用显式 Runge-Kutta 方法结合自适应网格细化，以动态捕获局部流动特征。该方法在基于 OpenFOAM 的现有可压缩 Navier-Stokes 求解器中实现。基准案例，包括多维界面和冲击-界面相互作用，均表明了所提框架的有效性。结果确认其具备优越的稳定性和鲁棒性，验证了该方法作为高保真超声速流动仿真的有前景的进步。
引用
@article{arxiv.2506.13231,
title = {An Entropy-Stable/Double-Flux scheme for the multi-component compressible Navier-Stokes equations},
author = {Vahid Badrkhani and T. Jeremy P. Karpowsk and Christian Hasse},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13231},
year = {2025}
}