79、3D非定常流动模拟与多物理场问题自适应有限元求解

3D非定常流动模拟与多物理场问题自适应有限元求解

在科学与工程领域，3D非定常流动模拟以及多物理场问题的求解至关重要。下面将详细介绍相关的程序测试、效率研究以及多物理场问题的自适应求解方法。

3D非定常流动模拟程序测试

为了验证程序的有效性，对超音速（$M_{\infty}= 2$）和亚音速（$M_{\infty}= 0.135$）粘性可压缩气体绕方柱的流动问题进行了测试。具体设置如下：
- 计算区域 ：入口位于$x/D = -5$，出口位于$x/D = 15$，其中$D = 1$为圆柱直径。坐标系原点位于圆柱前表面中心，圆柱长度为$4D$，计算区域的高度和宽度均为$20D$。
- 计算网格 ：采用局部细化的计算网格，原始粗网格的最大单元尺寸为$0.2$，在圆柱壁附近进行细化，最小单元尺寸达到$0.001$，总网格单元数约为$8000000$。
- 边界条件 ：圆柱壁上设置无滑移条件，远场边界条件基于Steger - Warming的对流通量分裂方法。

模拟结果显示：
- 超音速流动 ：该流动为稳态，对称平面$z = 0$处的压力分布具有典型特征，但趣味性较低。
- 亚音速流动 ：计算初期形成对称流动，但随后由于圆柱后缘的涡旋脱落，对称性被打破，流动变为准周期性，圆柱后方形成复杂的流动结构。不同流动阶段对称平面$z = 0$附近的流线轨迹以及压力分布如图所示，这些结果与相关实验数据相符。

同时，将计算得到的积分特性（如阻力系