Comparison of difference scheme with customizable dissipative properties and WENO scheme in the case of one-dimensional gas and gas-particle dynamics problems

D.V. Sadin, S.A. Odoev
2017 Naučno-tehničeskij Vestnik Informacionnyh Tehnologij, Mehaniki i Optiki  
a Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, 197198, Российская Федерация Адрес для переписки: sadin@yandex.ru Информация о статье Поступила в редакцию 10.05.17, принята к печати 15.06.17 Язык статьи -русский Ссылка для цитирования: Садин Д.В., Одоев С.А. Сравнение разностной схемы с настраиваемыми диссипативными свойствами и схемы WENO на примере одномерных задач динамики газа и газовзвесей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
more » ... аники и оптики. Аннотация Предмет исследования. Представлены результаты сравнительного тестирования высокоустойчивой разностной схемы с настраиваемыми диссипативными свойствами и схемы WENO5 на примере одномерных задач газовой динамики и механики газовзвесей. Метод. Разностная схема второго порядка точности построена с расщеплением по физическим процессам на два этапа. На первом из них используются центральные разности с адаптивной реконструкцией искусственной вязкости и полунеявной аппроксимацией источниковых членов, на втором этапереконструкция потоков TVD-типа. Основные результаты. Для представительного семейства тестовых задач предложенная схема подтвердила работоспособность и хорошее качество численных решений на уровне схемы WENO5 при существенно меньших затратах машинного времени. Рассмотрены волновая структура при распаде начального разрыва в неравновесной газовзвеси и сходимость к точному автомодельному решению. Практическая значимость. Возможность детального разрешения структурных особенностей течений газа и газовзвесей позволяет уменьшить объем экспериментальной отработки новых технологий и технических устройств нанесения покрытий, при контроле герметичности c использованием пробного дисперсного вещества с частицами микро-и наноразмеров и других областях. Ключевые слова газовая динамика, газовзвесь, численное моделирование, тестовые задачи, диссипативные свойства, устойчивость Article in Russian For citation: Sadin D.V., Odoev S.A. Comparison of difference scheme with customizable dissipative properties and WENO scheme in the case of one-dimensional gas and gas-particle dynamics problems. Abstract Subject of Research. The paper presents results of comparative testing of highly stable difference scheme with customizable dissipative properties and WENO5 scheme in the case of one-dimensional gas dynamics and mechanics of gas-suspensions problems. Method. The second order difference scheme is constructed by physical processes splitting into two phases. The first one uses the central differences with adaptive reconstruction of artificial viscosity and semi implicit approximation of the sources. TVD type reconstructions are used in the second phase. Main Results. For the representative collection of test problems, the proposed scheme has confirmed the efficiency and good quality numerical solutions at the level of the WENO5 scheme with substantially lower machine time cost. The wave structure in the decay of initial discontinuity in the nonequilibrium gas suspension and the convergence to exact self-similar solution are considered. Practical Relevance. A detailed resolution of structural peculiarities of gas flows and gas-particle mixtures allows reducing the amount of СРАВНЕНИЕ РАЗНОСТНОЙ СХЕМЫ С НАСТРАИВАЕМЫМИ ДИССИПАТИВНЫМИ ... Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2017, том 17, № 4 720 experimental development of new technologies and technical devices of coating, leakage control when using a trial particulate matter with particles of micro -and nano-sizes and other areas.
doi:10.17586/2226-1494-2017-17-4-719-724 fatcat:do7ny7jiavbprdtrnm5et3mbua