MHD数值模拟中清除伪磁场散度方法

计算物理 ›› 2009, Vol. 26 ›› Issue (1): 78-86.

MHD数值模拟中清除伪磁场散度方法

田正雨, 张康平, 丁国昊, 李桦

国防科学技术大学航天与材料工程学院, 湖南长沙 410073

收稿日期:2007-08-09 修回日期:2007-11-15 出版日期:2009-01-25 发布日期:2009-01-25
作者简介:田正雨(1980-),男,四川仪陇,博士生,从事计算流体力学研究,国防科技大学航天与材料工程学院博士生队410073.
基金资助:
国家自然科学基金(10672179);国防科技大学研究生创新资助项目

Spurious Magnetic Field Divergence Cleaning in Magnetohydrodynamic Simulation

TIAN Zhengyu, ZHANG Kangping, DING Guohao, LI Hua

College of Aerospace and Materials Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China

Received:2007-08-09 Revised:2007-11-15 Online:2009-01-25 Published:2009-01-25

摘要/Abstract

摘要： 针对全MHD (Magnetohydrodynamics)数值模拟中存在伪磁场散度的问题,发展了如下计算方法:基本格式基于八波对称形式方程组,补充相关源项以保持方程组守恒性,并采用投影方法辅助清除伪散度.投影方法中,基于有限体积方法求解三维Poisson方程.算例显示,对于光滑解析磁场,伪磁场散度得到有效清除;对于带激波高超声速MHD流动,全局投影下自由来流区域误差增大.提出一种局部投影方法,在高磁场散度区域进行投影.结果表明,最终流场收敛稳定,高磁场散度得到有效清除,而低散度区域散度不受影响.

关键词: MHD, 伪散度清除, 高超声速, 数值模拟, 投影方法

Abstract: Numerical technique is developed to clean spurious magnetic field divergence ▽·B in full MHD (Magnetohydrodynamics) simulation.Eight-wave equations are solved in basic scheme combined with additional source term ▽·B to keep conservation.A projection scheme is used to clean spurious magnetic field divergence.3D Poisson equation is solved with a finite volume method.For smooth analytical field,▽·B is cleaned efficiently.While for hypersonic MHD blunt flows with shock wave,▽·B error increases sharply in free stream region.A local projection scheme is proposed to clean ▽·B in relatively high divergence region. Flow field converges well and magnetic field divergence in low divergence region is not influenced.

Key words: magnetohydrodynamics, spurious magnetic field divergence cleaning, hypersonic, numerical simulation, projection scheme

中图分类号:

V211.3

田正雨, 张康平, 丁国昊, 李桦. MHD数值模拟中清除伪磁场散度方法[J]. 计算物理, 2009, 26(1): 78-86.

TIAN Zhengyu, ZHANG Kangping, DING Guohao, LI Hua. Spurious Magnetic Field Divergence Cleaning in Magnetohydrodynamic Simulation[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2009, 26(1): 78-86.

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