长腔体内混合流体Rayleigh-Bénard对流的高精度数值模拟
批准号:
11601013
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
19.0 万元
负责人:
王涛
依托单位:
学科分类:
微分方程数值解
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
汤占岐、贾延、吴砚婕、徐晓芳、王立海
中文摘要
对双流体混合Raleigh-Bénard对流系统的时空演化、分叉、湍流等动力学行为及其稳定性的研究是非线性科学的重要研究课题。数值模拟是对此类问题开展研究的重要手段。鉴于目前此方面研究所采用的数值方法主要是低精度格式,存在较大的耗散和色散误差,从而导致计算结果不精确,本申请致力于这一问题的高精度数值模拟方法的研究。发展高精度紧致差分格式,并将之用于研究长腔体内非周期非对称边界条件下双流体混合Rayleigh-Bénard对流系统的动力学特性及其稳定性,分析物性参数、无量纲参数、边界条件、流场尺寸变化对双流体混合流场结构的影响,对流结构的多重稳定性现象,以及对流系统出现时空缺陷所具备的条件,及消除和抑制缺陷的方法和途径。通过本项目研究,可以实现对复杂工况和边界条件下流体混合过程的精准模拟,深刻揭示双流体混合对流运动中行波现象的时空结构及其动力学行为的形成机理,也有助于深入理解湍流形成的机理。
英文摘要
The study focusing on the dynamics behaviors of the binary fluid mixtures Rayleigh-Bénard convection system, such as the spatio-temporal evolution, bifurcation, turbulence, etc., as well as their stability, is an important research topic in the nonlinear science. Numerical simulation is an important means to carry out the research on this issue. Since the existing research on this aspect usually uses the first order or second order accurate scheme, that leads to a large dissipation error and dispersion error, and usually produces inaccurate computational results. In order to get accurate solutions, it usually requires fine grid mesh, however, this would result in large computational cost. Therefore, this application, firstly, dedicates to study the high order numerical simulation methods for solving this problem, to develop the high order compact difference schemes. And then, to use them to study the dynamics behaviors and the stability of the binary fluid mixtures Rayleigh-Bénard convection system in a long rectangular enclosure under asymmetric and non-periodic boundary conditions, and to analyze the effects of the physical parameters, dimensionless parameters, boundary conditions and changes of the size of the fluid field to the structures of the flow fields for the binary fluid mixtures. To find out the conditions for the occurance of temporal-spatio defects and the ways to supress these defects. The purpose of this study is to reveal the spatio-temporal structure of the traveling wave phenomena and the formation mechanism of the dynamics behaviors in the binary fluid mixtures convection. On the whole, this research can help us achieve accurate simulation of the binary mixture process under the complex conditions and boundary conditions, profoundly reveal the dynamics behaviors of the binary fluid mixtures convection system, and understand the formation mechanism of the turbulence.
对双流体混合Raleigh-Bénard对流系统的时空演化、分叉等动力学行为的研究是非线性科学的重要研究课题。鉴于目前此方面研究所采用的数值方法主要是低精度格式,存在较大的耗散和色散误差,从而导致计算结果不精确,本申请致力于这一问题的高精度数值模拟方法的研究。构造了一致高精度紧致差分格式,并给出了构造原则,这一格式解决了以往边界格式精度低从而导致降低整体算法精度且导致数值不稳定的问题,并将之用于研究驱动方腔内的Hopf分岔问题并给出Hopf分岔临界雷诺数存在的区间及分析了更高雷诺数下驱动方腔内的系统由稳态向失稳状态转变的过程。也有助于深入理解湍流形成的机理。及应用此算法研究长腔体内非周期非对称边界条件下双流体混Rayleigh-Bénard对流系统的动力学特性及其稳定性。
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
登录
查看更多内容
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
计算数学
影响因子:
--
作者:
[王涛, 刘铁钢]
通讯作者:
刘铁钢
A consistente fourth-order compact finite difference scheme for solving vorticity-stream function form of incompressible Navier-Stokes equations
求解不可压缩纳维-斯托克斯方程涡流函数形式的一致四阶紧致有限差分格式
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
Numerical Mathematics:Theory,Methods and Applications
影响因子:
--
作者:
[Tao Wang, Tiegang Liu]
通讯作者:
Tiegang Liu
The second Hopf bifurcation in lid-driven square cavity
盖驱动方腔中的第二个 Hopf 分岔
DOI:
10.1088/1674-1056/ab6b15
发表时间:
2020-03
期刊:
Chinese Physics B
影响因子:
1.7
作者:
[Tao Wang, Tiegang Liu, Zheng Wang]
通讯作者:
Zheng Wang
DOI:
--
发表时间:
--
期刊:
工程数学
影响因子:
--
作者:
[王涛, 兰斌]
通讯作者:
兰斌
一致高精度紧致格式的研究及其应用
-
批准号:12162001
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:34万元
-
批准年份:2021
-
负责人:王涛
-
依托单位:
国内基金
海外基金