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N-S方程基于投影法的特征线算子分裂有限元求解
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:力学学报
  • 时间:2014.5.18
  • 页码:369-381
  • 分类:O357.1[理学—流体力学;理学—力学]
  • 作者机构:[1]西南科技大学环境与资源学院,绵阳621010
  • 相关基金:国家自然科学基金(51349011,41072235); 西南科技大学杰出青年科技人才计划(13zx9109)资助项目~~
  • 相关项目:带刚性分隔板圆柱绕流控制机理及计算方法研究
中文摘要:

提出了一种求解非定常不可压缩纳维--斯托克斯方程(N--S方程)的新型有限元法:基于投影法的特征线算子分裂有限元法.在每一个时间层上将N--S方程分裂成扩散项、对流项、压力修正项.对流项采用多步显式格式,且在每一个对流子时间步内采用更加精确的显式特征线--伽辽金法进行时间离散,空间离散采用标准伽辽金法.应用此算法对平面泊肃叶流、方腔流和圆柱绕流进行数值模拟,所得结果与基准解符合良好.尤其对于Re=10 000的方腔流,给出了方腔中分离涡发展和运动的计算结果,并发现在该雷诺数下存在周期解,表明该算法能较好地模拟流体流动中的小尺度物理量以及流场中分离涡的运动.

英文摘要:

A novel finite element method, which is projection/Characteristic-based operator-splitting finite element method, is proposed for the prediction of unsteady incompressible N-S equations. In each time step, the equations are split into the diffusive part, the convective part and the pressure correction part. The temporal discretization of the convective part is performed by an exact characteristic-Galerkin method. The convective part is solved explicitly and a multistep technique is introduced to enlarge the calculation precision. The plane Poisseuille flow, the driven square flow and the flow over a circular cylinder are conducted to validate the model. It is show that the numerical results are close to reference results. In particularly, for the driven square flow at Re = 10 000, the flow becomes periodical in time and small vortex structure can be simulated.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332