在高 Peclet 数下使用有限差分求解对流扩散方程

计算科学 有限差分 平流扩散
2021-12-11 12:41:02

我正在尝试求解二维对流扩散方程,在无量纲变量中可以将我的问题表示为:

ct=λ22cx2+2cy26Pey(1y)cx

这里,λ是一个几何参数(各种纵横比)和Pe是佩克莱特数。y(1y)由于入口(左壁)处的抛物线速度分布而出现。边界条件为:

  • 左壁:狄利克雷型
  • 顶壁和右壁:没有助焊剂,所以yx梯度分别为零
  • 底壁:Robin 型边界条件。基本上是遵循朗缪尔动力学的表面反应。

我已经使用空间的中心差异对方程进行了离散化,并且正在使用 Crank-Nicholson 方案来隐式地推进时间。我的代码崩溃了(c 的值非常大,~10134) 为了Pe>100. 它工作正常时Pe低于那个。

为什么会这样?我该怎么办?

1个回答

引用Gresho的话:“摆动告诉你一些事情。” 也就是说,你需要更多的网格。

在没有看到您的解决方案或不知道的情况下λ,这是我最好的猜测。我怀疑如果你看你的第一步Pe大于但接近 100,溶液还没有完全爆炸,但它确实出现了振荡。如果是这种情况,您要么需要稳定,要么在边界层中需要更多网格。