[发明专利]基于CCSSR-HW-6-BOO格式的激波噪声模拟方法

说明书

本发明公开了基于CCSSR‑HW‑6‑BOO格式的激波噪声模拟方法，包括步骤：S1，构造CCSSR‑HW‑6‑BOO格式；S2，设定计算域的边界轮廓，对计算域进行空间离散，生成结构网格；S3，在结构网格上进行主控方程的空间导数项离散：将CCSSR‑HW‑6‑BOO格式与矢通量分裂方法或者通量差分分裂方法进行结合离散对流项；S4，主控方程的时间导数项离散：采用Runge‑Kutta方法进行时间推进；S5，通过S3和S4的迭代计算，得到激波噪声问题的非定常流场和声场数据；本发明简化了格式构造，减少了计算量，降低了耗散误差，提高了格式空间分辨率。

技术领域

本发明涉及激波噪声模拟技术领域，更为具体的，涉及一种基于CCSSR-HW-6-BOO格式的激波噪声模拟方法。

背景技术

气动噪声与传统的流体介质动力学特性有本质的区别，主要表现在：第一，微尺度特性，近场声扰动与流体压力脉动在幅值量级上差别极大，同时对两者进行计算，对数值格式的精度提出了严格要求；第二，多尺度特性，湍流结构产生的噪声具有很宽的频率范围；第三，声波是近似等熵的，无耗散和无色散，传播距离很远。气动噪声的微尺度、多尺度和近似等熵特性对数值模拟中的离散格式的要求特别高，需要格式具有高阶精度、高分辨率(低耗散和低色散)特性。特别地，对于激波噪声问题，还要求数值格式具有鲁棒的激波捕捉能力。然而，同时捕捉激波和声波本质上是不相容的，因为前者的模拟需要消除激波周围的伪振荡波，而后者的模拟又需要准确分辨所有声波。到目前为止，还不存在适合于计算气动噪声的完美数值格式。为了实现激波噪声的精准模拟和预测，需要发展具有高阶精度、高分辨率和鲁棒的激波捕捉能力的空间离散格式。

现有的迎风/对称混合型加权非线性紧致格式是在具有类谱分辨率的六阶精度线性中心紧致格式(CCSSR-L6)的基础上，结合迎风/对称混合型加权插值(WENO插值)技术，发展而来(记为CCSSR-HW-6)。

为了能够捕捉强激波，增强数值格式在计算时的稳定性，CCSSR-HW-6格式在其构造过程中包含两级加权。第一级权系数是个连续函数不是固定值，并且是非线性的，这不仅会使格式形式变得复杂、计算量增大，而且也限制了格式的分辨率。然而，在大多数激波噪声问题中，激波的强度并不是很高，因此，CCSSR-HW-6格式的强激波捕捉能力不是必需的，这就为一定程度上放宽激波捕捉能力的要求进而提高格式的分辨率留出了空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于CCSSR-HW-6-BOO格式的激波噪声模拟方法，简化了格式构造，减少了计算量，降低了耗散误差，提高了格式空间分辨率等。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种基于CCSSR-HW-6-BOO格式的激波噪声模拟方法，包括步骤：

S1，构造一种精度-带宽优化的迎风/对称混合型加权非线性紧致离散格式，记为CCSSR-HW-6-BOO格式；在步骤S1中，通过以CCSSR-HW-6格式线性部分的修正波数为基础，确定修正波数的误差积分函数为空间分辨率优化目标函数，对其第一级加权的权系数取值进行优化，使其取格式分辨率最优的固定值来构造CCSSR-HW-6-BOO格式；

S2，针对激波噪声问题，设定计算域的边界轮廓，对计算域进行空间离散，生成结构网格；

S3，主控方程的空间导数项离散：将CCSSR-HW-6-BOO格式与矢通量分裂方法或者通量差分分裂方法进行结合离散对流项；

S4，主控方程的时间导数项离散：采用Runge-Kutta方法进行时间推进；

S5，通过S3和S4的迭代计算，得到激波噪声问题的非定常流场和声场数据。

进一步地，在步骤S1中，包括如下步骤：

S11，计算CCSSR-HW-6内点格式和边界格式线性部分的修正波数；