Итерационные методы с расщеплением граничных условий решения краевых задач для уравнений Навье-Стокса
Б.В. Пальцев, В.O. Белаш, А.С.
Лозинский,
Н.А. Меллер,
И.И. Чечель, Е.Г. Хлюпина
А.А. Дородницыну принадлежит заслуга в создании такого важного направления в вычислительной гидродинамике, как разработка итерационных методов с расщеплением граничных условий (ГУ) решения краевых задач для уравнений Навье-Стокса.
Настоящий доклад посвящен изложению основных результатов, полученных авторской группой по разработке, теоретическому и численному исследованию итерационных методов с расщеплением ГУ для сингулярно возмущенной системы типа Стокса с большим параметром, для несингулярной системы Стокса, для стационарной системы Навье-Стокса, а также нестационарной системы Стокса.
Созданные методы обладают следующими достоинствами.
1. Приводят на каждом итеративном шаге к существенно более простым скалярным или эквивалентным им по трудности решения векторным эллиптическим краевым задачам для уравнений Пуассона и Гельмгольца.
2. Как скорости, так и давление могут быть аппроксимированы на одной и той же сетке одними и теми же конечными элементами (КЭ), что обеспечивает достаточную простоту алгоритмов.
3. Обладают высокими скоростями сходимости.
4. Обеспечивают высокую точность, одинаковую как для скоростей, так и для давления: при аппроксимации билинейными КЭ - 2-й порядок , а при аппроксимации бикубическими КЭ - 4-й порядок точности по шагу сетки. Допускают хорошее перенесение на области более общей формы.
5. Позволяют производить расчеты на сетках с высоким разрешением.
С помощью разработанных методов получены, в частности, высокоточные численные решения задачи о стационарных течениях вязкой несжимаемой жидкости между вращающимися сферами при небольших числах Рейнольдса.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, код проекта N 99-01-00852.