9.1 局部时间推进
第 9 章 加速技术
为加速定常问题中控制方程(2.19)的求解,人们发展了多种方法。这些加速技术也适用于双时间推进格式(6.3 节)的内迭代。本章讨论以下数值方法:
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局部时间推进;
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焓阻尼;
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残差光顺;
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多重网格;
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低马赫数预处理。
局部时间推进、焓阻尼和预处理通过修改常微分方程组(6.1)实现加速,其余两种技术则改进求解过程。除残差光顺外,所有方法均可用于显式(6.1 节)及隐式(6.2 节)时间推进格式。残差光顺专为显式多级格式(6.1.1、6.1.2 节)发展。若干加速方法的综述见文献 $ ^{[1, 2]} $。
本章还介绍并行化。虽然并行化主要涉及计算程序的设计,但也会影响所采用的数值格式。鉴于当前计算机硬件的发展趋势,它是一项重要的附加加速技术,下面将讨论几种可行方法。
9.1 局部时间推进
该方法采用每个控制体所允许的最大时间步长积分离散控制方程(6.1)。局部时间步长 $ \Delta t_{I} $ 根据式(6.14)、(6.18)、(6.20)或(6.22)之一计算。这样可显著加速向定常状态的收敛,但瞬态解不再具有时间精度。图 9.1 以机翼周围的无黏亚声速流动说明局部时间推进的效率,采用显式多级格式(6.1.1 节)使流动达到定常状态。显然,全局时间步长,即所有控制体采用相同时间步长,会使定常收敛不必要地缓慢。对于定常黏性流动,通常能节省更多 CPU 时间。