预处理方法研究与应用及大气扩散的数值模拟

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1、国防科学技术大学硕士学位论文预处理方法研究与应用及大气扩散的数值模拟姓名：廖守亿申请学位级别：硕士专业：力学指导教师：王承尧2000.1.1国防科学技术大学研究生院学位论又摘要本文将加快收敛的技术——预处理方法应用到二维无粘／粘性的全马赫数范围内、尤其是低速流动计算中。计算时，用LU．SGS隐式迭代方法、JST中心差分格式来求解预处理后的控制方程，通过对管道内带突包(Bump)的无粘流动和二维盖驱动空腔粘性流动的数值模拟，表明预处理方法可用于全马赫数范围内的数值计算，在低马赫数时可大大加快计算的收敛：通过和经典文献的结果进行比较，表明本文计算结果的可靠性和程序的正确性。文中发展的预处理矩阵

2、及预处理后边界条件的提法、差分格式的选取经验证是成功的，为预处理方法在全马赫数范围内特别是低马赫数时的数值计算积累了宝贵的经验。(在此基础上，将预处理方法运用到建筑物绕流和街区流场的计算中，同时应用k～￡两方程湍流模型来封闭雷诺时均的Navier-Stokes方程，获得了较为满意的结果。最后通过求解平流扩散方程，利用得出的流场信息，数值模拟了建筑物周围和城市街区内的大气扩散——污染物的传输与扩散，并得出了有意义的结果，为进一步数值模拟大气扩散、最终实现空气污染的预报打下了峰实的基础。j关键词：预处理，全马赫数，低速，湍流，空气污染，大气扩散第1页国防科学技术大学研究生院学位论文ABSTRA

3、CTAcombinednumericalstudywasconductediopredictthetransportationanddispersionofpollutantsaroundbuildingandincitycanyonsunderatmosphereboundarylayer．Numericalcomputationshavebeenmadewiththe2DNavier-Stokesequationsandk～￡turbulencemodel．First，Thetime—dependentLU—SGSimplicititerativemethodandJSTcentral

4、differenceschemewereusedwithtime．derivativepreconditioningtosolvetheinviscid／viscousflowfieldsatallMachnumbers，especiallyatlowspeeds．Toacceleratetheconvergencerate，thetime—derivativetermsofthecompressibleequationshavebeenpreconditioned．Numericalsimulationshavebeencarriedontheinviscidflowfieldinach

5、annelwithabumponthelowerwallatallspeedsandviscous1id—drivencavityflowfieldsat10wMachnumbers．TheresultsshowedthatthepreconditionedmethodcailsimulatetheflowfieldsatallspeedsandtheconvergencerateswereaccelerateddramaticallyatlowMachnumbers，whileprovidingsolutionsbetterthanoridenticaltothoseobtainedwi

6、thoutpreconditioningmethods．Theboundaryconditionsandconvergencecharacteristicaresimultaneouslytested．Second，theflowfieldsaroundbuildingandincitycanyonswerestudiedwitht}lemethodsderivedabove．ResultsweregivenforIowspeedsandfoundtobereasonable．Finally，numericalstudyhasbeenmadewithtransportation·dispe

7、rsionequationtosimulatethedispersionofatmosphere．Thisisthebasisoffurtherstud3，ofthedispersionofatmosphereandtheimplementationofforecastofairpollution．KeyWords：Preconditioning，AllMachNumbers．LowSpeeds，Turbulence，A