流场特性驱动的亚松弛因子自动获取方法

康杰; 樊桦; 吴东垠

西安交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (4) : 40 -49.

流场特性驱动的亚松弛因子自动获取方法

康杰, 樊桦, 吴东垠

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摘要

为解决传统亚松弛因子选取过度依赖计算经验并且没有考虑流场本身特性的问题，提出了一种流场特性驱动的亚松弛因子自动获取方法。针对压力耦合方程组的半隐式方法（SIMPLE）系列算法，基于流场速度梯度给出了用于表征速度分布的表征量，在此基础上利用非线性函数对该表征量进行转化，导出了速度亚松弛因子的计算表达式，并且在顶盖驱动流、后台阶流和水箱流3个经典算例下对比分析了固定亚松弛因子与自动获取方法在一阶迎风格式、对流项二阶迎风插值（QUICK）格式和保证隐定性的二阶插分格式下的计算表现。结果表明：所提自动获取方法在各算例和离散格式中的计算时间均与固定亚松弛因子下的最短计算时间相当，有些工况下甚至小于固定亚松弛因子的最短计算时间；当后台阶流算例采用30×180和30×210的网格，QUICK格式下固定亚松弛因子为0.1、0.5、0.9时，计算均不收敛，改用所提自动获取方法后计算收敛；采用自动获取方法的计算残差最终可以达到10^-14量级，与收敛情况下的固定亚松弛因子量级相同。研究为进一步优化亚松弛因子自动获取方法提供了参考。