基于局部各向异性基函数法（LABFM）的等温流高阶模拟
流体动力学
2021-11-10 v2 计算物理
摘要
无网格方法在复杂几何流动模拟中具有显著潜力，其大幅降低了区域离散化的困难。然而，许多无网格方法仅限于低阶精度。为与传统基于网格的方法竞争，高阶精度至关重要。局部各向异性基函数法（LABFM）是 King 等人（J. Comput. Phys. 415:109549, 2020）提出的一种无网格方法，可在无序节点离散上构造高精度差分算子。在此，我们对 LABFM 在基函数构造、模板优化、稳定化、变分辨率及高阶边界条件等方面进行了若干改进。借助这些改进，可在极高阶（内部特征节点间距最高达 10 阶）下直接数值模拟 Navier-Stokes 方程。我们对一系列几何的等温可压缩 Navier-Stokes 方程进行了数值求解：周期与槽道流、圆柱绕流及多孔介质流。结果与解析解、已发表的数值结果（采用谱元法）及实验均高度吻合。通过对孔隙雷诺数高达 Re=968 的非均匀多孔介质中亚音速与跨音速流动的模拟，展示了该方法在复杂几何直接数值模拟中的潜力。
引用
@article{arxiv.2102.02019,
title = {High-order simulations of isothermal flows using the local anisotropic basis function method (LABFM)},
author = {Jack King and Steven Lind},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.02019},
year = {2021}
}
备注
28pages,20 figs, submitted to J. Comput. Phys. Feb 2021, accepted Sept 2021