Использование сеточных методов для решения задач механики сплошной среды. Петрусев А.С. - 31 стр.

UptoLike

Составители: 

v
x
Λ
x
ρΛ
x
00 0
RT
μρ
Λ
_
x
v
x
Λ
x
-Λ
_
x
νΛ
x
0
R
μ
Λ
_
x
RT
μρ
Λ
_
x
00v
x
Λ
x
-Λ
_
x
νΛ
x
00
0
p
ρC
v
Λ
x
0
ρC
v
v
x
+
Σ
i
C
pi
J
xi
Λ
x
-Λ
_
x
λΛ
x
+ρ
Σ
i
(C
vi
Ω
i
+ε
i
θ
i
)
ρC
v
-
ε
i
λ
i
C
v
00 0 θ
i
v
x
Λ
x
-
1
ρ
Λ
_
x
ρ
B
i
Λ
x
-γ
i
Дробный шаг (11.28.1) с таким оператором может быть
реализован векторными прогонками. Трудоёмкость такой
реализации пропорциональна N*(M+4)
3
, где N -число узлов
сетки, а M - число компонентов. С увеличением числа
компонентов трудоёмкость векторной прогонки быстро растёт,
так, что эффективность такого метода невысока. Для
получения экономичного метода с трудоёмкостью O(NM),
(11.28.1) следует дополнительно расщепить по процессам.
Такое расщепление может быть произведено следующим образом.
Рассмотрим операторы
A
1x
=
v
x
Λ
x
00 0 0
0v
x
Λ
x
-Λ
_
x
νΛ
x
00 0
00v
x
Λ
x
-Λ
_
x
νΛ
x
00
00 0
ρC
v
v
x
+
Σ
i
C
pi
J
xi
Λ
x
-Λ
_
x
λΛ
x
ρC
v
0
00 0 0 v
x
Λ
x
-
1
ρ
Λ
_
x
ρ
B
i
Λ
x
и
A
2x
=
0 ρΛ
x
00 0
RT
μρ
Λ
_
x
00
R
μ
Λ
_
x
RT
μρ
Λ
_
x
000 0 0
0
p
ρC
v
Λ
x
0
Σ
i
(C
vi
Ω
i
+ε
i
θ
i
)
C
v
C
vi
λ
i
C
v
000 -θ
i
-γ
i
; Расщепление (11.28.1) имеет
обычный вид:
(1+ατA
1x
)ξ
11
=ξ
0
(11.28.3)
(1+ατA
2x
)ξ
1
=ξ
11
(11.28.4)
Все уравнения дробного шага (11.28.3) решаются независимо
друг от друга скалярными прогонками. Несмотря на то, что в
уравнения неразрывности компонентов дробного шага (11.28.4)
входит ξ
T
, его реализация полностью аналогична
рассмотренному выше случаю θ
i
=0.
п.4.Особенности реализации численного решения системы
уравнений реагирующего газа для уравнений в дивергентной
форме.
    vxΛx    ρΛx
⎡                                                                                                                                            ⎤
                       0                                                                      0                                                       0
    RT _      _                                                                              R_                                                      RT _
⎢      Λ v Λ -Λ νΛ
    μρ x x x x x
                       0
                        _
                                                                                              Λ
                                                                                             μ x                                             ⎥          Λ
                                                                                                                                                     μρ x

⎢    0       0     vxΛx-ΛxνΛx
                                                             ⎛ρCvvx+ΣCpiJxi⎞Λx-ΛxλΛx+ρΣ(Cvi
                                                                                             _
                                                                                              0
                                                                                                                                             ⎥        0


⎢                                                                                                                                            ⎥
                                                                                                                     Ω +ε θ )
                                                                                                                         i       i i
             p                                               ⎝      i      ⎠          i                                              ελ               i i
      0        Λ                            0                                                                                      -C
⎢           ρCv x                                                                            ρCv
                                                                                                                                             ⎥           v


⎣                                                                                                                             v Λ - Λ B Λ -γ ⎦
                                                                                                                                   1 ρ               _
      0             0                       0                                                θi                                              x   x       x       x   i
                                                                                                                                   ρ                         i

Дробный шаг (11.28.1) с таким оператором может быть
реализован    векторными   прогонками.     Трудоёмкость   такой
                                     3
реализации пропорциональна N*(M+4) , где N -число узлов
сетки, а M - число компонентов. С увеличением числа
компонентов трудоёмкость векторной прогонки быстро растёт,
так,   что   эффективность   такого    метода   невысока.   Для
получения   экономичного   метода   с    трудоёмкостью   O(NM),
(11.28.1) следует дополнительно расщепить по процессам.
Такое расщепление может быть произведено следующим образом.
Рассмотрим операторы
          vxΛx
      ⎡ 0 v Λ -Λ νΛ 0                                     ⎤
                                0                        0                           0                                   0

      ⎢                                                   ⎥
                                _
                    x   x           x   0
                                        x             0
                                                         _

     =⎢                                                   ⎥и
         0     0    v Λ -Λ νΛ           0    x   x    0      x     x
A1x                                                                                                  _

      ⎢0 0                    ⎛ρC v +ΣC J ⎞Λ -Λ λΛ
                              ⎝           ⎠               ⎥             v x
                                                                                i
                                                                                    pi xi        x       x   x



      ⎢0 0                                            1 ρ ⎥
                        0                             0
                                       ρC
      ⎣                                            vΛ- ΛBΛ⎦
                                                                                         v                                   _
                        0               0                                                                        x   x           x       x
                                                      ρ                                                                              i

         0 ρΛ 0
      ⎡RTΛ 0 0 RΛ             RT ⎤
                      0     x    0
            _                                    _                     _

      ⎢0 0 0 0
        μρ      x
                     μ        μρ ⎥
                                  Λ                  x                      x


     =⎢                             ⎥; Расщепление (11.28.1)
                                 0
A2x                                                                                                                                                              имеет
                 Σ(C Ω +ε θ )               vi   i           i i

      ⎢ 0 ρCp Λ 0 C              C ⎥
                               C λ  i                                  vi i


      ⎣ 0 0 0 -θ                -γ ⎦
                                x
                        v                        v                      v

                                                     i                  i
обычный вид:

(1+ατA1x)ξ11=ξ0                                                                                                                      (11.28.3)
(1+ατA2x)ξ1=ξ11                                                                                                                      (11.28.4)

Все уравнения дробного шага (11.28.3) решаются независимо
друг от друга скалярными прогонками. Несмотря на то, что в
уравнения неразрывности компонентов дробного шага (11.28.4)
входит    ξT,   его    реализация   полностью    аналогична
рассмотренному выше случаю θi=0.


п.4.Особенности  реализации  численного  решения системы
уравнений реагирующего газа для уравнений в дивергентной
форме.