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改进的五阶WENO-Z+格式

         
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摘要

cqvip:WENO-Z+格式的性能提升依赖于新增项的作用,该项的作用是在WENO-Z格式的基础上进一步增大欠光滑子模板上的权重.系数λ被设置用来调控该项的作用,以避免负耗散.本文指出了WENO-Z+格式的缺陷,其所采用λ的取值方式既不能充分发挥格式的潜力,也未完全消除负耗散;提出λ的值应随当地流场数据变化,方能充分发挥新增项在降低数值耗散、提高分辨率上的潜力.基于此,本文重新设计了λ的计算公式,该公式能自适应地调控新增项的作用:只在欠光滑子模板上的权重容易过度增大的地方削弱该项的作用,以避免负耗散;在其他地方则充分发挥新增项的作用,最大限度增大欠光滑子模板上的权重,提高格式的分辨率.将使用该系数公式的新格式命名为WENO-Z++,并对其数值性能进行了系统的研究.理论分析表明,新格式在间断处具有基本无振荡(essentially non-oscillatory,ENO)特性和更低的数值耗散.对近似色散关系(approximate dispersion relation,ADR)的研究表明,新格式有效地避免了因过度增大欠光滑子模板上的权重而带来的负耗散,其频谱特性也得到了显著提升.本文还推导了使新格式在极值点处也能保持最优阶的精度的参数设置.一系列求解Euler方程的数值试验表明,新格式的激波捕捉能力和对复杂流场结构的分辨率都显著优于原WENO-Z+格式.

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