基于CWENO格式的异向算法及其在铁磁流体中的应用

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WENO(Weighted Essentially Non-oscillatory)格式是计算流体力学中一类重要的高精度格式,之后人们在WENO格式基础上发展出CWENO(Central WENO)格式。CWENO格式中的插值多项式通过同模板的插值多项式的凸组合以期在光滑区域达到尽可能高的精度,并且避免了伪震荡的产生。CWENO格式保留了WENO格式的优点,比一般的中心格式要好。作为一种特殊的流体,铁磁流体因其具有不导电和流动性的特点,已被大量的应用到机械、航空航天、磁流体发电等领域。虽然在铁磁流体的建模与数值求解方面的研究有很多进展,但包括铁磁流体RT不稳定性问题在内的很多问题仍然值得研究。本文对铁磁流体抛物化方程和CWENO格式进行了简单的描述,提出了不同精度和不同类型的异向算法,并利用不同类型的异向算法,着重计算了不同磁场条件下的RT不稳定性问题。数值结果证实了异向算法对于某些问题是有效的,但在网格规模大时可能会破坏数值结果的对称性。进一步数值结果表明,不同的外界磁场会对流体流动的不稳定性产生不同程度的影响。使用不同类型的异向算法计算不存在外界磁场和存在轴正向外磁场条件下的RT不稳定性问题,都不会影响数值结果的对称性。本文结果为进一步研究保对称性的高精度格式提供了一定的参考依据。
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