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基于Newton/Gauss-Seidel迭代的DGM隐式方法

刘伟 张来平 赫新 贺立新 张涵信 力学学报 2012年第04期

摘要:在Newton迭代方法的基础上,对高阶精度间断Galerkin有限元方法 (DGM)的时间隐式格式进行了研究.Newton迭代法的优势在于收敛效率高效,并且定常和非定常问题能够统一处理,对于非定常问题无需引入双时间步策略.为了避免大型矩阵的求逆,采用一步Gauss-Seidel迭代和Matrix-free技术消去残值Jacobi矩阵的上、下三角矩阵,从而只需计算和存储对角(块)矩阵.对角(块)矩阵采用数值方法计算.空间离散采用Taylor基,其优势在于对于任意形状的网格,基函数的形式是一致的,有利于在混合网格上推广.利用该方法,数值模拟了Bump绕流和NACA0012翼型绕流.计算结果表明,与显式的Runge-Kutta时间格式相比,隐式格式所需的迭代步数和CPU时间均在很大程度上得到减少,计算效率能够提高1~2个量级.

关键词:间断galerkin有限元taylor基函数newton迭代时间隐式方法

单位:中国空气动力研究与发展中心空气动力学国家重点实验室 绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心计算空气动力学研究所 绵阳621000

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