在有限差分方案中实现温度依赖粘度

计算科学 有限差分 流体动力学
2021-12-08 18:32:24

我有一个小问题,对于一些专家来说可能是基本的,但现在,对我来说还不清楚。我想在有限差分方案(不可压缩流体)中实现取决于温度的粘度。因此,我得到粘性项

xj(ν(uixj+ujxi))

现在,我使用乘积规则将其等同起来(注意ν是空间变量):

νxj(uixj+uixj)+ν(2uixjxj+2ujxjxi)

利用施瓦茨定理,我可以在最后一项中切换交叉导数。由于不可压缩条件(uixi=0),我预计最后一个任期会消失,即以

νxj(uixj+uixj)+ν2uixjxj

我现在的问题很简单:这是正确的吗?我有一些疑问,因为我记得一些讨论,在温度依赖粘度的情况下,需要实现速度场的交叉导数,并且这些交叉导数在数值方案的顺序方面有些棘手。但是,我在这里不需要它们,这让我很困惑。

如果有人可以帮助我,我会很高兴。

谢谢马吕斯

1个回答

我认为你的问题有两个部分。

第一部分是你写的解析表达式的正确性。据我所知,你写的所有表达都是正确的。

第二部分是得到的有限差分离散化的正确性(或更好的,有利性)。事实证明,不同的结果离散化(例如,你从第一个和最后一个表达式中得到的离散化)具有不同的守恒属性。

正如@Bill Barth 所建议的那样,有限元或有限体积方法具有很好的守恒特性。您可以在此处阅读不同的有限差分离散化及其守恒属性:

Vasilyev, OV 具有良好守恒特性的非均匀网格的高阶有限差分方案。J.计算机。物理。157, 746–761 (2000)。

定论

我建议您使用第一个表达式,因为这将具有很好的守恒特性。