求解多维粒数衡算方程的高阶紧致差分方法
多维粒数衡算方程(MPBE)描述颗粒过程中两个或两个以上内在变量的粒度分布情况。由于大多数PBE缺乏解析解,通常需要采用计算昂贵的高阶或高分辨率(HR)方法来获得精确的数值解。如何高效、准确地获取数值解是其面临的挑战。针对以上问题,提出一种结合维度分裂的改进的高阶紧致差分(HOCD)方法,该方法能够使数值解具有四阶精度。采用维度分裂方法将多维问题分裂为几个一维问题,将分裂后的一维方程在时间和空间上进行离散,得到HOCD的三对角格式,并通过Tomas算法进行求解。在某些情况下,还进行了变量代换。除此之外,利用von Neumann稳定性分析方法证明了其稳定性。与HR方法相比,HOCD具有更高的计算精度和效率,且无严重的数值扩散。多个数值模拟证明了该方法的有效性。
化工学报
2024年12期
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