Квазигазодинамический алгоритм и моделирование сверхзвукового течения газа
Автор: Мария Александровна Кирюшина
Соавторы: М.А. Кирюшина
Организация: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН
Одним из методов численного моделирования задач газовой динамики является использование квазигазодинамических уравнений, которые являются обобщением уравнений Навье-Стокса. Такой регуляризованный подход имеет широкий спектр практического применения, а также большой исследовательский потенциал.
Моделирование сверхзвукового течения газа рассматривается на примере решения тестовой задачи о нестационарном взаимодействии вихревого течения с ударной волной. Данная задача решена с помощью КГД численного алгоритма – решателя QGDFoam, построенного на базе квазигазодинамических уравнений и включенного в открытый комплекс OpenFOAM. Результаты расчета сравниваются с другими вычислительными ядрами, вариантами метода Курганова—Тадмора, включенные в состав открытого программного комплекса OpenFOAM. Также результаты сравниваются с опубликованными данными, полученными на основе метода типа Годунова высокого порядка точности.
В итоге получается, что КГД алгоритм успешно решает поставленную задачу, результаты расчетов монотонно сходятся к решению, рассматриваемому в качестве эталонного, при сгущении пространственной сетки. При малых значениях диссипативных коэффициентов результаты КГД расчетов близки в результатам, полученным по схеме второго порядка точности, а при больших значениях - к результатам расчетов по схеме первого порядка точности с направленными разностями. Достаточно простая регулировка диссипативных коэффициентов в КГД алгоритме позволяет настраивать его для получения решения с нужной точностью.