بررسی گستره‌یِ وسیعی از خانواده AUSM در جریان‌های ناپایایِ یک و دوبعدی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استاد، دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشجوی دکتری، دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

10.22044/jsfm.2020.9577.3163

چکیده

در این پژوهش خانواده طرحAUSM در یک کد بر مبنای روش حجم محدود و ساختار ذخیره‌سازی بی‌سازمان مورد مقایسه قرارگرفته‌اند .ارزیابی طرح‌هایِ حلِ جریان تراکم پذیر در جریان‌های نا پایا به دلیل پیچیدگی‌های وابسته به زمان، می‌تواند در شناسایی و تبیین نقاط ضعف و قوت آن‌ها کارآمد و روشنگر باشند. ازاین‌رو جهت شناسایی طرح (طرح‌های) کارآمدتر در خانواده AUSMبه لحاظ پیش‌بینی دقیق ویژگی‌های میدانِ جریانِ ناپایا ، این خانواده در آزمایش‌های لوله حاوی موج‌ضربه‌ای یک‌بعدی و دوبعدی موردبررسی قرار گرفتند. نکته متمایزکننده این مقاله، بررسی اکثریت اصلاحاتِ مطرحِ انجام‌شده در طرحAUSMدر آزمایش‌های ناپایایِ یک و دوبعدی در جهت دستیابی و معرفی طرحی کارآمدتر و دقیق‌تر است. در بررسی‌های صورت گرفته ‌شده، مشخص گردید که اولاً در حالت یک بعدی روش AUSM+M نسبت به سایر روش‌های توسعه داده شده دارای دقت عملیاتی بیشتری است و می تواند با کمترین خطای پخش و پراش محل‌های ناپیوستگی را پیش‌بینی کند. ثانیاً در حالت دوبعدی نوساناتِ اندکِ مشهود در حالت یک‌بعدی در طرح‌های AUSM+ و AUSMPW و AUSM+FVS تشدید می‌شوند و این اغتشاشات عددی بطور گسترده‌تری نمود پیدا می‌کنند. همچنین معین گردید که طرح‌های توسعه داده شده در پیش‌بینی تداخل خط‌لغزش های قوی داری اتلافات پخشی بالایی هستند که این اتلافات در طرح‌های SLAU مبنا کمتر است

کلیدواژه‌ها


[1] Roe PL (1981) Approximate Riemann solvers, parameter vectors, and difference schemes. J Comput Phys 43(2): 357-372.
[2] Toro EF, Spruce M, Speares W (1994) Restoration of the contact surface in the HLL-Riemann solver. Shock Waves 4(1): 25-34.
[3] Peery K, Imlay S (1988) Blunt-body flow simulations. In 24th Joint Propulsion Conference.
[4] Van Leer B (1997) Flux-vector splitting for the Euler equation. In Upwind and High-Resolution Schemes (pp. 80-89). Springer, Berlin, Heidelberg.
[5] Steger JL, Warming RF (1981) Flux vector splitting of the inviscidgasdynamic equations with application to finite-difference methods. J Comput Phys 40(2): 263-293.
[6] Liou MS, Steffen JrCJ (1993) A new flux splittingscheme. J Comput Phys 107(1): 23-39.
[7] Meng-Sing L (1996) A sequel to AUSM: AUSM+. Journal of Computational Physics 129(1): 12-16.
[8] Kim KH, Kim C, Rho OH (2001) Methods for the accurate computations of hypersonic flows: I.AUSMPW+ scheme. J Comput Phys 174(1): 38-80.
[8] Kim KH, Kim C, Rho OH (2001) Methods for the accurate computations of hypersonic flows: I.AUSMPW+ scheme. J Comput Phys 174(1): 38-80.
[9] Liou MS (2006) A sequel to AUSM, Part II: AUSM+-up for all speeds. J Comput Phys 214(1): 137-170.
[10] Shima E, Kitamura K (2011) Parameter-free simple low-dissipation AUSM-family scheme for all speeds. AIAA J 49(8): 1693-1709.
[11] Chakravarthy K, Chakraborty D (2014) Modified SLAU2 scheme with enhanced shock stability. Comput Fluids 100: 176-184.
[12] Chen SS, Yan C, Lin BX, Liu LY, Yu J (2018) Affordable shock-stable item for Godunov-type schemes against carbuncle phenomenon. J Comput Phys 373: 662-672.
[13] Shima E, Kitamura K (2009) On new simple low-dissipation scheme of AUSM-family for all speeds. In 47th AIAA Aerospace Sciences Meeting Including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition.
[14] Shima E, Kitamura K (2009) On AUSM-family scheme for all speeds with shock detection for carbuncle-fix. In 19th AIAA Computational Fluid Dynamics.
[15] Zhang F, Liu J, Chen B, Zhong W (2017) A robust low‐dissipation AUSM‐family scheme for numerical­shock stability on unstructured grids. Int J Numer Methods Fluids 84(3): 135-151.
[16] Singh R, Holmes G (2012) Evaluation of an artificial dissipation and AUSM based flux formulation: AD-AUSM. In 42nd AIAA Fluid Dynamics Conference and Exhibit.
[17] Guo S, Tao WQ (2018) A hybrid flux splitting method for compressible flow. Numer Heat Tr B-Fund 73(1): 33-47.
[18] Chen SS, Cai FJ, Xue HC, Wang N, Yan C (2020) An improved AUSM-family scheme with robustness and accuracy for all Mach number flows. Appl Math Model 77: 1065-1081.
[19] Chen SS, Yan C, Lin BX, Liu LY, Yu J (2018) Affordable shock-stable item for Godunov-type schemes against carbuncle phenomenon. J Comput Phys 373: 662-672.
[20] Kim KH, Kim C, Rho OH (2001) Methods for the accurate computations of hypersonic flows: I.AUSMPW+ scheme. J Comput Phys 174(1): 38-80.
[21] Tian Z, Wang G, Zhang F, Zhang H (2020) A third-order compact nonlinear scheme for compressible flow simulations. Int J Numer Methods Fluids.