一种有限容积法中极点奇异单元的处理方法

鲁录义; 危卫; 罗昔联; 顾兆林

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一种有限容积法中极点奇异单元的处理方法

更新时间：2025-05-01

- 一种有限容积法中极点奇异单元的处理方法
- Numerical Treatment of Singularity Cells Around the Polar Axis for Finite Volume Method
- 西安交通大学学报 2010年44卷第3期页码：95-99
- 作者机构：
  
  西安交通大学能源与动力工程学院,西安,710049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2009-06-13. 作者简介: 鲁录义(1980—),男,博士生;顾兆林(联系人),男,教授,博士生导师. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(10872159, 40675011);教育部科学技术研究重大资助项目(708081)
- DOI：
  中图分类号： TQ026.7
- 网络首发：2010-03-10，
  
  纸质出版：2010
- 稿件说明：
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鲁录义, 危卫, 罗昔联, 等. 一种有限容积法中极点奇异单元的处理方法[J]. 西安交通大学学报, 2010,44(3):95-99.

Numerical Treatment of Singularity Cells Around the Polar Axis for Finite Volume Method[J]. 2010, 44(3): 95-99.
鲁录义, 危卫, 罗昔联, 等. 一种有限容积法中极点奇异单元的处理方法[J]. 西安交通大学学报, 2010,44(3):95-99. DOI：

Numerical Treatment of Singularity Cells Around the Polar Axis for Finite Volume Method[J]. 2010, 44(3): 95-99. DOI：

摘要

针对采用极坐标系结构化网格计算非轴对称流动会出现的奇异性问题

以圆形腔顶部驱动流为例分析奇异性问题产生的原因

并通过局部坐标系下压力梯度项的分解

提出了一种极坐标系统结构化网格中心奇异单元离散格式中压力梯度项的处理方法.圆形腔顶部驱动流的数值结果表明:经过压力修正的极坐标系结构化网格算法与单元数高于其数十倍的非结构化网格算法具有一致的计算精度.与同类处理方法相比

该算法不需要对极点处的网格进行特殊处理

在局部坐标系下

仅对极点处网格奇异单元的离散格式压力梯度项进行正交分解处理

极大地降低了有限容积法的实施难度

且保证了算法的准确有效性.

Abstract

The reason of non-physical profiles of the lid driven flow in a closed circular cavity was analyzed to avoid singularity in solving a non-axisymmetrical fluid flow problem using a polar cylindrical grid. A new numerical method was proposed to treat these singularity elements by decomposing the pressure gradient term. The present method can obviously avoid the singularity without increasing the calculation amount. Compared with the unstructured grid

the same level of accuracy can be obtained using the present method with much fewer cells in a Cartesian coordinate system. Unlike the conventional methods

this method does not need special treatment of the cells. Our results indicate that the present method will reduce the difficulty of adopting the finite volume method and ensure its feasibility by orthogonal decomposition treatment of the pressure gradient term in the discretization scheme at the singularity cells.

关键词

Keywords

references

XU X F, LEE J S, PLETCHER R H. A compressible finite volume formulation for large eddy simulation of turbulent pipe flows at low Mach number in Cartesian coordinates [J]. Journal of Computational Physics, 2005, 203:22-48.

VERZICCO R, ORLANDI P. A finite-difference scheme for three-dimensional incompressible flows in cylindrical co-ordinates [J]. Journal of Computational Physics, 1996, 123:402-414.

EGGELS J G M. Direct and large eddy simulation of turbulent flow in cylindrical pipe geometry [D]. The Netherlands: Delft University of Technology, 1994.

MA L, INGHAM D B, WEN X. A finite volume method for fluid flow in polar cylindrical grids [J]. International Journal for Numerical Methods in Fluids, 1998, 28: 663-677.

XUE S C, PHAN-THIEN N, TANNER R I.Fully three-dimensional, time-dependent numerical simulations of Newtonian and viscoelastic swirling flows in a confined cylinder: method and steady flows [J]. Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, 1999,87:337-367.

HE Y L, TAO W Q, QU Z G, et al. Steady natural convection in a vertical cylindrical envelope with adiabatic lateral wall [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2004, 47: 3131-3144.

聂建虎, 李增耀, 陶文铨,等.周期性三对角阵方法与反复迭代法的比较[J].西安交通大学学报,2000, 34(7):21-25.

NIE Jianhu, LI Zengyao, TAO Wenquan, et al. Heat transfer and fluid flow analysis using collocated cylindrical coordinates in three dimensions [J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2000, 34(7):21-25.

陶文铨. 计算传热学的近代进展[M]. 北京:科学出版社,2000.

KUEHN T H, GOLDSEIN R J. An experimental and theoretical study of natural convection in the annulus between horizontal concentric cylinders [J]. J Fluid Mech, 1976,74(4): 695-719.

宇波.内翅片管中的对流换热及非结构化网格中有限容积法的研究[D].西安:西安交通大学能源与动力工程学院, 1998.

陶文铨. 数值传热学[M]. 2版. 西安:西安交通大学出版社,2004.

竖直环管内低压水过冷沸腾数值模拟.西安交通大学学报, 2008,42(7):855-859.

微通道中极性流体流动特性的研究.西安交通大学学报, 2007,41(3):274-278.

一种求解N-S方程的自适应直角网格方法. 西安交通大学学报,2009,43(11):11-17.

气泡堆积法生成曲线多边形区域非结构化网格及其应用.西安交通大学学报,2009,43(11):109-113.

多分散系统不同粒径颗粒碰撞的多重八叉树搜索算法. 西安交通大学学报,2008,42(3):304-308.

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