流体力学问题的小波高精度解法

来源 :第十届南方计算力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:UsherChen2431
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  计算流体力学是研究探索各类自然规律和设计各类流体机械的有力工具,其实质是数值求解纳维-斯托克斯方程组。本文基于作者等人先前建立的求解非线性边值问题的小波封闭算法,介绍了一种定量求解流体力学问题的小波方法。这一小波求解格式实现了非线性项的低阶近似部分与高阶截断误差的封闭分离,同时还具有空间离散与时间求解相互解耦的特性,即施行一次空间离散后,在后续时间积分过程中无需再更新相关矩阵,有效地提高了计算效率。同时得益于所使用的小波展开格式具有低通滤波特性,且实现了非线性项的封闭展开,此小波求解格式可以有效地消除混淆误差。通过定量求解Burgers 方程,结果表明当前小波方法具有比多种现有数值方法更高的求解精度,其空间收敛速度可达5 阶,并且证实了其确实可非常有效地消除混淆误差。进一步的研究发现,随着计算节点数的增加,此小波数值解将在频域空间逐渐逼近精确解,并且当所使用的计算节点数较少时,所得解的低频部分具有良好的精度,只是高频部分存在较大的误差,说明当前的小波求解格式具有用较少的计算量提取出解的低频部分即解的大致轮廓的能力,这一特性是有限差分法等数值方法所不具有的。
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