IMEX Runge-Kutta法在超声速湍流燃烧流场数值模拟中的应用研究

来源 :第八届全国高超声速科技学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:www860227
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  近来Implicit-EXplicit Runge-Kutta((IMEX RK)方法引起了学者们的关注并广泛应用于各种定常与非定常流场中。本文对化学反应源项和湍流模型源项做点隐式处理,实现了一阶IMEX Runge-Kutta 方法,针对Lehr 球头诱导燃烧和HiFire2 乙烯燃料超声速湍流燃烧流场,分别采用IMEX Runge-Kutta 法、显式Runge-Kutta 法和LU-SGS 方法求解,对比了计算时间和收敛速度。计算结果表明:显式Runge-Kutta 法所需时间最少,LU-SGS 所需时间最多,IMEX Runge-Kutta 法居中;对于Lehr 球头诱导燃烧此类化学反应源项引起的刚性比较强的算例,IMEXRunge-Kutta 法比显式Runge-Kutta 法和LU-SGS 方法残差多下降一个数量级,优势明显;对HIFiRE2 这类超燃发动机燃烧流场,湍流模型源项是否做隐式处理,对IMEXRunge-Kutta 法的收敛几乎没有影响,IMEX Runge-Kutta法和显式Runge-Kutta 法都比LU-SGS 方法收敛快,IMEXRunge-Kutta 法比显式Runge-Kutta 法收敛略快。在CFL数受化学反应源项引起的刚性影响取不大(CFL<1)的情况下,IMEX Runge-Kutta 法与显式Runge-Kutta 法计算量比LU-SGS 方法的少,收敛快,可以用于超声速湍流燃烧流场。
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