基于通用压力方程的非定常粘性不可压缩流动数值模拟
流体动力学
2020-05-14 v1 计算物理
摘要
在流体动力学中，一个重要问题与流体压力的认知相关。近来，有人提出了一种研究不可压缩流动的另一途径。其思路是利用由可压缩 Navier-Stokes 方程导出的通用压力方程（GPE）。本文考虑 GPE，并将其与 Chorin 人工压缩性方法（ACM）以及熵阻尼人工压缩性（EDAC）方法进行比较。三种方法均在交错网格系统上离散，空间采用二阶中心格式，时间采用三阶 Runge-Kutta 格式。实现了三个测试用例：二维 Taylor-Green 涡流动、行波以及双周期剪切层。结果表明，GPE 能够准确高效地捕捉非定常不可压缩流动的正确行为。GPE 所得数值结果与 ACM、EDAC 以及基于 Poisson 方程的经典有限体积法结果高度吻合。此外，GPE 的收敛性优于 ACM。所提出的通用压力方程（GPE）可求解一般的、时间精确的不可压缩 Navier-Stokes 流动。最后，基于马赫数与普朗特数开展的参数研究表明，速度散度可被限制于任意最大值，且声波可被阻尼。
引用
@article{arxiv.2005.06448,
title = {Numerical simulations of unsteady viscous incompressible flows using general pressure equation},
author = {Adrien Toutant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.06448},
year = {2020}
}