一种可压缩与不可压缩气体流动的统一算法及其应用

摘要

本文采用伪时间变化率项及其"预处理"矩阵,并结合LU-SGS离散格式,发展了可压缩与不可压缩气体流动求解的统一算法。该方法有效地消除了采用可压缩方法求解低速流动时容易产生的"刚性"问题,减小了由于压力项在低速情况下产生的舍入误差。同时,在求解低速与高速并存的流场流动时,无需进行预处理矩阵的转换,实现了可压缩与不可压缩气体流动的统一理论求解。作为算法有效性的验证,本文分别计算了低速、高速、高低速混合流动的典型算例。计算值的验证结果比较表明,对求解马赫数大范围变化情况下的流场,具有很好的收敛性与稳定性,而且收敛速度基本不受流动速度的影响。这个算法程序为今后发展用于燃烧反应流动和密度梯度驱动流动的分析建立了方法基础。