针对具有刚性化学反应的湍流反应流模拟的高效时间步进方法
计算物理
2017-12-05 v1 流体动力学
摘要
针对使用详细化学动力学机制的非定常反应流（如湍流火焰）模拟中的高效时间步进，提出了一种稳态保持算子分裂方法与半隐式积分格式相结合的策略。该算子分裂基于 Simpler 平衡分裂方法，其构造具有改善的稳定性和降低的计算成本。结果表明，该方法能够稳定且准确地预测反应-扩散系统在临界条件附近的着火与熄火。ROK4E 格式专为空间无关化学反应系统的半隐式积分而设计。作为一种 Rosenbrock-Krylov 方法，ROK4E 利用雅可比矩阵的低秩近似来降低对仅含相对较少刚性分量的常微分方程组的积分成本。通过精心选择系数，该格式在四个阶段中仅需三次右端项求值，进一步提高了效率。结合这两种方法，实现了湍流火焰大规模并行模拟的高效计算。
引用
@article{arxiv.1712.00953,
title = {Efficient time stepping for reactive turbulent simulations with stiff chemistry},
author = {Hao Wu and Peter C. Ma and Matthias Ihme},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.00953},
year = {2017}
}