LS-DYNA可壓縮流計算功能(CESE),主要適用於高速(馬赫數M>0.3)、複雜流動(包括無黏流和有黏流)、聲波(噪音)/激波相互干擾、空隙流、化學反應流等的數值模擬,以及相應的流固耦合問題。它是計算流體力學中一種新的計算方法,即守恆元/解元(CE/SE)方法,也稱為時空守恆法,這對於高速複雜流動的計算至關重要。
另外,CESE方法使用顯式分析,因此很適合進行MPP平行處理。
CESE方法原理
首先,CESE方法將時間與空間完全統一起來處理,並且在時空的四維空間中巧妙地引進了所謂的”解元”和”守恆元”,這些解元和守恆元實際上是對時空中一些互不相交的小單元。
在每個解元中各流體變量採用了一階泰勒展開式來進行逼近;而在每個守恆元中,則令流體各個守恆律方程式得到滿足,這樣便可得到一組離散的方程式來對各流體變量進行求解,並且得到的計算格式可以使流體守恆律在時空中始終都得到滿足。
其次,CESE方法中將流體變量以及其空間一階篇導數都作為未知量來同時進行求解,這樣便大大地提高了其計算精度。因此儘管CESE格式式一個二階精度格式,但其實際計算精度則遠高於普通二階精度格式。
最後,CESE方法採用了一種既簡單又有效的激波捕捉方法,它既不用引入人工參數來調節格式黏性以達到計算穩定的目的,也不用求解黎曼問題,而是只需用一種簡單的加權平均。這樣既大大節省了計算時間,同時也減少了人為因素的干擾。
這是一個經典的跨音速定常流動問題(無黏流),機翼採用的是NACA0012,攻角為1.25度,馬赫數M=0.8。當流過翼型表面時,流場加速並變成局部超音速,從而在上弧形及下彎曲處產生正常的衝擊波。
在這個例子中,模擬的是從激波管中產生的一束強激波,繞過直角導致的激波衍射現象,其中進入口的激波馬赫數M=1.3。