勵志

勵志人生知識庫

激波捕捉算法

激波捕捉算法(shock capturing algorithm)是一種在雙曲型方程數值解法中處理激波的方法。這種算法通過在計算公式中直接或間接引入「黏性效應」項,無需對激波進行特殊處理,就能夠自動計算出激波的位置和強度,從而捕捉到激波。激波捕捉算法的特點是在差分格式中加入相當於粘性的項,使間斷光滑化,不考慮激波的存在,在光滑區和間斷處採用統一格式求解,使激波在應出現的地方自動呈現或被捕捉。

一些具體的激波捕捉方法包括:

拉克斯格式(Lax-Friedrichs scheme):通過差分格式結構間接引入粘性項。

TVD法(Total Variation Diminishing scheme):旨在減少數值解在激波附近的非物理振盪。

戈杜諾夫方法(Godunov's method):通過求解黎曼問題來捕捉激波。

激波捕捉算法自1950年由美籍匈牙利數學家馮·諾伊曼里希特邁耶發表的VR偽粘性法以來,得到了很大的發展。這些算法簡單、易於在計算機上實現,是現代計算流體力學的主導方法之一。

儘管激波捕捉方法在過去20多年得到廣泛研究和迅速發展,但仍存在一些數值問題,如精度、穩定性等,特別是在基於非結構格線的高超聲速流動計算中。這些問題促使研究者對激波裝配方法進行研究,後者由於不存在這些數值問題,也具有很大的實際意義。