高效稳定的流动与传热压力修正算法的构建及推广
批准号:
51106049
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
孙东亮
依托单位:
学科分类:
E0603.传热传质学
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙亚松、陈宏霞、宗露香、王丽、王天虎、杨传勇
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中文摘要
随着计算机性能的提高,特别是内存容量和计算速度的提高,使得模拟复杂的流动和传热问题成为了现实。随着研究问题的复杂化,需要的网格数越来越多,同时需要模拟的范围越来越广,这些都对数值模拟中求解算法的收敛性和健壮性提出了新的挑战。申请人在2008年提出了一种高效稳定的压力修正算法-IDEAL,该算法通过压力方程的两次内迭代计算大大提高了计算的收敛速度和健壮性。本项目将针对IDEAL算法进行全面研究:(1)实现IDEAL算法由结构化网格到非结构化网格、由稳态到非稳态、由层流到湍流的构建及推广;(2)实现IDEAL算法与代数方程组求解方法的最优组合;(3)研究亚松弛因子和压力方程内迭代次数对收敛过程的作用机制,实现模糊控制方法在IDEAL算法中的应用。通过本项目以上三个方面的研究,将实现高效稳定的流动与传热压力修正算法的构建及其推广应用,预期采用新体系迭代计算的收敛速度较现有体系提高5-10倍。
英文摘要
申请人于2008年提出了一种高效稳定的压力修正算法—IDEAL,该算法通过压力方程的两次内迭代计算大大提高了计算的收敛速度和健壮性。本项目围绕IDEAL算法展开了系统研究,共发表论文17篇,其中SCI检索论文13篇,EI检索论文11篇。本项目在以下4个方面取得了较大进展。(1)实现了IDEAL算法在非稳态两相问题上的构建,研究了IDEAL算法在非稳态两相问题中的收敛性和健壮性。与传统的SIMPLE系列算法相比,IDEAL算法的计算时间可缩短60%-80%。说明IDEAL 算法克服了SIMPLE 系列算法收敛速度较慢的缺点,因此IDEAL算法同时具有了分步方法与SIMPLE 系列算法的优点。(2)实现了IDEAL算法在非结构网格上的构建,研究了IDEAL算法非结构网格上的收敛性和健壮性。在非结构网格上IDEAL算法在健壮性和收敛性方面皆优于传统的SIMPLE系列算法,IDEAL算法几乎可以在任意亚松弛因子下得到收敛的解,同时IDEAL 算法所需最短计算时间较SIMPLE算法所需最短计算时间缩短了50%-80%。(3)对于非稳态问题,IDEAL的收敛速度随着代数方程组求解速度的提高而提高,因此建议使用求解速度快的代数方程组求解方法。例如对于非稳态两相问题,IDEAL+Bi-CGSTAB方法的计算时间较IDEAL+ADI方法缩短了30%-95%。(4)IDEAL算法收敛性和健壮性皆优于传统的SIMPLE系列算法,但是当选取的亚松弛因子较小时,IDEAL算法的计算时间却大于SIMPLE系列算法。当引入了模糊控制方法后, IDEAL+FC(Fuzzy Control)克服了这一缺点,使得IDEAL算法在任意亚松弛因子下收敛速度皆快于SIMPLE系列算法。通过本项目的研究,实现了高效稳定的流动与传热压力修正算法的构建及推广,新体系收敛速度大大加快,较现有体系最高可提高10 倍以上。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2012
期刊:化工学报
影响因子:--
作者:孙东亮;徐进良;陶文铨
通讯作者:陶文铨
Performance of Analyses of IDEAL algorithm on highly skewed grid system
IDEAL 算法在高度倾斜网格系统上的分析性能
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Advances in Mechanical Engineering
影响因子:2.1
作者:Sun Dongliang;Xu Jinliang;Ding Peng
通讯作者:Ding Peng
Numerical study of flow pattern modulation in a vertical phase separation condenser tube
立式相分离冷凝管流型调节的数值研究
DOI:10.1007/s11434-013-5734-1
发表时间:2013-05
期刊:Chinese Science Bulletin
影响因子:--
作者:Sun Dongliang;Xu Jinliang;Chen Qicheng;Cao Zhen
通讯作者:Cao Zhen
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals
影响因子:--
作者:Sun Dongliang;Xu Jinliang;Chen Qicheng;
通讯作者:
The bubble leakage mechanism for vertical upflows by the phase separation concept
基于相分离概念的垂直上升流的气泡泄漏机制
DOI:10.1007/s11434-014-0377-4
发表时间:2014-05
期刊:Chinese Science Bulletin
影响因子:--
作者:Chen Qicheng;Xu Jinliang;Sun Dongliang
通讯作者:Sun Dongliang
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