本项目着重于研究计算可压缩气体化学反应流的高精度差分格式和求解强刚性偏微分方程组的高效率数值方法,研究提高计算分辨率和效率的网格自适应移动和自适应加密技术。同时,研究改进描述化学反应和流动相互作用的反应湍流模型,研制数值模拟三维化学反应流的自适应数值模拟计算程序,对含激波和复杂化学反应的三维流场进行精细的数值模拟。 三维气体化学反应流的数值模拟,涉及构造新型数值方法、建立反应湍流模型和实施大规模
三维气体化学反应流的数值模拟方法是多个学科的重要研究内容, 是航空航天、能源、环境和化学激光器等应用领域中相关问题的分析设计手段,其研究具有重要的意义和用途。本项目着重研究计算可压缩气体化学反应流的高精度高分辨率差分格式和求解带刚性项的双曲型守恒律组的高保真高效率算法,以及提高计算分辨率和效率的自适应网格技术。同时,研制模拟三维气体化学反应流的自适应网格计算程序,对含激波、粘性和化学反应的复杂三维流场进行精细的数值模拟。本项目取得了如下的成果:(1) 实施和比较了迄今为止在计算流体力学中最常用的TVD、NND和WENO等三种格式在高速化学反应流中的计算效果,指出了还需要解决的具体问题,将自适应移动网格方法应用到绕二维轴对称球头体超声速燃烧粘性流的高分辨率数值模拟,提出了基于组元质量分数相对变化率的自适应监控函数,可以析辨爆燃面和激波之间的诱导区;得到激波诱导燃烧问题的高分辨结果;(2)发展了非结构四面体网格的快速移动技术,通过解耦大型方程组和采用代数多重网格法,极大地提高了计算效率。(3) 对模拟内燃机燃烧过程的大型程序Kiva3v进行并行化改写,为三维反应流模拟奠定了基础。