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loopool5358銀蟲 (正式寫手)
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[求助]
對假擴(kuò)散,人工粘性,數(shù)值粘性的疑惑?
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看書中,對于時間或者對流項的一階偏導(dǎo),采用低階離散格式時,會引起假擴(kuò)散,也稱為人工粘性,數(shù)值粘性。 本人有幾點疑惑: 1)推導(dǎo)的時候,是按照Taylor級數(shù)進(jìn)行展開,如果截斷誤差取二階,而一定會出現(xiàn)二階偏導(dǎo)項,這就是假擴(kuò)散的本質(zhì)來源。但是對于有限容積法,離散方程是來源于對控制方程的積分得到,而不是取偏導(dǎo)得到的,為何這個問題同樣存在有限容積法? 2)如果假擴(kuò)散是由于變量的一階偏導(dǎo)引起的,那么,非穩(wěn)態(tài)項和對流項從本質(zhì)上是不可避免,出現(xiàn)這種情況了?那即使采用高階格式的截差,是否也是只是減輕而已? 3)如果采用低階格式的話,好處在于,邊界條件引入方便,離散方程簡單等。在何種情況下得考慮假擴(kuò)散的影響? |

金蟲 (職業(yè)作家)
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我試圖回復(fù)一下你的疑問: 1)推導(dǎo)的時候,是按照Taylor級數(shù)進(jìn)行展開,如果截斷誤差取二階,而一定會出現(xiàn)二階偏導(dǎo)項,這就是假擴(kuò)散的本質(zhì)來源。但是對于有限容積法,離散方程是來源于對控制方程的積分得到,而不是取偏導(dǎo)得到的,為何這個問題同樣存在有限容積法? **理論上說,泰勒級數(shù)取的越多,精度越高。但由于需要、離散限制等,取二階、三階等。那么,誤差的來源是略去的那幾項。比如略去的是三階導(dǎo)數(shù)以后的還是四階導(dǎo)數(shù)以后,這決定你的格式是耗散大、還是色散大。一般分析耗散和色散采用的是“差分方程的修正方程”和“截斷誤差”兩個概念進(jìn)行分析?茨阄⒎址匠毯驮匠痰牟町,就能判斷格式的性質(zhì)(色散耗散)。建議參考張涵信院士的“計算流體力學(xué):差分方法的原理和應(yīng)用”69頁相關(guān)內(nèi)容。 2)如果假擴(kuò)散是由于變量的一階偏導(dǎo)引起的,那么,非穩(wěn)態(tài)項和對流項從本質(zhì)上是不可避免,出現(xiàn)這種情況了?那即使采用高階格式的截差,是否也是只是減輕而已? **這個問題前半句問的不對,后半句的答案是的。 3)如果采用低階格式的話,好處在于,邊界條件引入方便,離散方程簡單等。在何種情況下得考慮假擴(kuò)散的影響? **這個還是根據(jù)具體問題具體分析。一般而言,當(dāng)你的格式的色散和耗散掩蓋真實物理現(xiàn)象時,必須考慮數(shù)值擴(kuò)散或者色散的影響。 |

金蟲 (職業(yè)作家)
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一般基數(shù)階對應(yīng)色散特性,例如對流項,與波的生成、傳播相關(guān);偶數(shù)階對應(yīng)于耗散,有點像傳熱里面的擴(kuò)散項(擴(kuò)散與二階相關(guān)吧。。。),也就是你說的假擴(kuò)散。比如經(jīng)常聽說的人工粘性,說的就是方程中加入二階或者四階導(dǎo)數(shù)或者更高階,來抑制數(shù)值震蕩(即耗散掉非物理波)。這樣耗散明確了吧? 色散比較直觀的就是不同波長的波傳播速度不一樣。那么對應(yīng)于一個數(shù)值間斷,可以用很多波長的波疊加起來,而這些波速度不一樣,一小會你就可以看到一個間斷演變成很多波。。。。我就不貼圖了,應(yīng)該能想象出來。 |

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銀蟲 (正式寫手)

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銀蟲 (正式寫手)

金蟲 (職業(yè)作家)

金蟲 (職業(yè)作家)
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你主貼第一條還說“如果截斷誤差取二階,而一定會出現(xiàn)二階偏導(dǎo)項,這就是假擴(kuò)散的本質(zhì)來源!眫~~~~~ |

銀蟲 (正式寫手)

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