不可压缩热传导—对流方程的若干有限元迭代算法研究

来源 :新疆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangxiding138
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
不可压缩热传导-对流方程是流体力学中一个非常重要的方程组,它足由粘性不可压缩流和温度场强耦合的非线性动力系统.因为小可压缩热传导对流方程组的非线性、速度和压力的强耦合性以及人们对非线性现象本质的认知局限性,所以数值模拟就成为一种十分重要的研究手段.但直接对其进行数值模拟存在着巨大的解题规模与有限的计算资源及算法稳定性之间的矛盾.因此,构造求解此方程高效高精度的算法就显得十分重要.本文针对二维定常/非定常热传导-对流方程提出以下若十有限元迭代算法:1、提出求解二维定常热传导-对流方程的两水平亏量校正算法.该算法结合了亏量校正算法、两水平算法和局部高斯稳定化技巧.其主要思想是:在粗网格上基于Oseen迭代求解一个线性化的亏量问题,以及在细网格上用Newton迭代校正粗网格的数值解.进一步严格分析了算法的稳定性和收敛性.数值试验表明此算法能够高效、可靠的处理大雷诺数情形下的定常热传导对流问题.2、构造出求解二维定常热传导-对流方程的两水平非协调稳定化算法.该算法结合最低次等阶非协调有限元配对(P1nc-P1-P1)和两水平算法构造出三种不同的校正格式Stokes校正、Oseen校正Newton校正.同时给出算法稳定性和误差估计的精细分析.数值试验说明此算法比单水平方法更节省CPU时间,且比协调元方法的数值精度高.3、基于Crank-Nicolson离散,设计出求解二维非定常热传导-对流方程的Crank-Nicolson外推算法.空间上,速度、压力和温度使用混合有限元进行离散;时间上,线性项为隐式离散,而非线性项为平隐离散.接着给出算法二阶收敛的严格理论分析.数值试验证实此算法能够快速、有效的处理非定常热传导-对流问题.4、基于Crank-Nicolson离散,提出求解二维非定常热传导-对流方程的亏量校正算法.此算法主要包括两步:在有限元网格上求解一个带有人工粘性项的非线性问题,以及在相同网格上使用亏量校正技巧对上一步的数值解进行校正.同时给出全离散格式稳定性和误差估计的精细分析.数值例子阐明此算法可以高效地处理大雷诺数情形下的非定常热传导-对流问题.
其他文献
金融发展对于经济增长而言,究竟发挥什么样的作用一直是金融发展研究的核心问题,即什么样的金融体制、金融市场和发展思路能对经济增长起促进作用。关于金融发展与经济增长关
大量合成塑料薄膜制品一次性使用后被丢弃,因难降解而在自然环境中长期积累,造成了严重的“白色污染”,制约了社会的可持续发展。使用生物可降解的聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(
D-T中子发生器由于具有产生的中子单色性好,产额可控,可以小型化,安全性高等优点,在快中子辐射损伤、中子照相、中子活化分析、石油测井、爆炸物检测等领域有广泛的应用前景
四川盆地东部重庆主城区附近分布有盆地-背斜出露型地下热水。本文着重讨论该地区地下热水独特的分布和温泉出露特征,分析热水水文地球化学特征及其演化规律,探讨地下热水的
马具有多种毛类型,主要为鬃毛、被毛、尾毛和距毛。这种区域性差异对于研究同个体不同毛囊类型发育而言极具价值。但因动物福利保护,样品采集受限,实验开展困难等因素,国内外
詹姆斯·M.布坎南(James McGill Buchanan,1919—2013)是美国著名经济学家和财政学家。因其把经济学的基本假设和分析范式运用于政治公共领域,发展了经济和政治决策的契约论
随着时代的发展,人们对图像质量的要求越来越高。高质量的图像是众多实际应用所迫切需要的。图像分辨率是图像质量评价的一项关键性指标,它标志着图像描述场景细节信息的丰富
酶是一种高效的生物催化剂,参与生物体新陈代谢中的生化反应。血清中酶的活性可以特异性反映组织或器官的健康状态,因此,酶可以作为某些疾病早期诊断的生物标志物。酶联免疫
第一部分评估和对比使用MESIAH及mHAP-Ⅱ评分预测肝细胞肝癌患者放射栓塞治疗后总生存期的准确性一、研究目的评价和比较MESIAH和mHAP-Ⅱ评分预测肝细胞肝癌(Hepatocellular
纺织印染、皮革、造纸和塑料等工业每年都产生大量染料废水,由于许多染料具有极强的毒性,并能够致畸变、致癌、致突变,严重危害着人类的生命安全和生态环境的良性发展。因此,