基于Steger-Warming通量分裂的流固耦合算法研究

【作者】 马秀杰； 杨勇；

【机构】 南京航空航天大学数学学院；

【摘要】 本文在整体式耦合框架下,提出一种基于Steger–Warming通量分裂的流固耦合隐式求解算法,旨在改善交错格式中存在的时间滞后性。本文考虑的流固耦合问题原型是一维管内可压缩无粘流体与单自由度弹簧-活塞系统的耦合。流体运动由线性声学方程或非线性Euler方程描述,采用任意拉格朗日-欧拉方法处理由活塞运动引发的动区域问题。固体运动由无阻尼单自由度结构方程刻画,采用Newmark方法进行时间离散。流体、固体与网格运动通过隐式时间离散统一求解,构成全耦合系统。本文采用Steger–Warming通量分裂方法,依据特征值的符号实现通量分量分解,对数值通量进行高效计算。数值结果表明,在高库朗数条件下,交错格式使活塞平衡位置产生非物理偏移,而所提整体式算法能够有效消除此类偏差,表现出更好的数值稳定性与保真度。更多还原