一个科学家团队开发了一种新颖的混合方案，用于稳定和非稳定单相可压缩流模拟。他们的方案在现实场景中具有潜在的应用价值，为未来的研究提供了一条有希望的途径。

该团队使用有限体积法(称为单调上游中心守恒定律方案 (MUSCL))创建了一种新方案。他们的新方案为可压缩流计算提供了一种比传统 MUSCL 更精确、分辨率更高的替代方案。

他们的研究成果于 2024 年 4 月 10 日发表在《流体物理学》杂志上。

有限体积方法是科学家用来解决流体动力学问题的数值方法。MUSCL 是一种有限体积方法，可以为偏微分方程提供精确的数值解。

科学家使用可压缩流模拟来研究密度发生显著变化的气体的可压缩流。这些数值模拟可用于解决从航空航天到机械工程等多种研究问题。然而，由于冲击波和不连续性等复杂现象，科学家很难准确模拟流动。

MUSCL 在航空航天工程中尤其有用，因为它具有简单的数学表达，并且能够精确地处理以冲击波为代表的基本流动。然而，它通常会为复杂流动产生耗散解，从而降低模拟的准确性。

“尽管最近提出了很多方法，但最近为学术目的而开发的复杂方法与实际用于处理工程问题的广泛使用的方法之间仍然存在差距。为了填补这一空白并为工程做出贡献，我们提出了一种新方法，使用简单的表达式对可压缩流体进行准确、稳定的模拟，”横滨国立大学工程学院副教授北村圭一说。

研究团队使用 MUSCL 方法以及切向双曲界面捕获 (THINC) 方法创建了一种称为 T-MUSCL 的新型混合方案。他们的混合方案根据目标细胞周围的非线性和不连续程度优化了该过程。他们设计该方案以在物理现象和重建过程之间提供适当的非线性平衡。这可以在混合方案中快速解决弱冲击波，并稳健地解决强冲击波。