MATLAB实现一维等熵喷管流动的二阶MUSCL迎风格式有限体积法仿真

资 源 简 介

本项目基于二阶MUSCL迎风格式有限体积法，通过求解一维欧拉方程模拟等熵喷管流动。程序能精确捕捉激波动态并可视化密度、速度、压力等参数分布，适用于计算流体动力学教学与研究。

详 情 说 明

一维等熵喷管流动二阶MUSCL迎风格式数值模拟程序

项目介绍

本项目采用二阶MUSCL迎风格式有限体积法，对一维等熵喷管流动过程进行高精度数值模拟。程序通过求解一维欧拉方程，能够准确捕捉喷管流动中的正激波现象，展示密度、速度、压力等关键流动参数的分布规律。本程序适用于计算流体力学教学演示和基础研究，为理解激波形成机理和数值方法应用提供实用工具。

功能特性

• 高阶精度离散：采用有限体积法进行空间离散，结合二阶MUSCL格式实现变量重构
• 高精度通量计算：使用Roe近似黎曼求解器计算界面通量，确保激波捕捉精度
• 完整物理建模：包含喷管几何参数、初始条件、气体属性等多种输入参数
• 全面结果分析：输出流场分布数据、激波位置识别、质量守恒误差分析和可视化图表
• 教学导向设计：提供收敛性分析报告，便于数值方法的教学验证

使用方法

1. 在程序主文件中设置计算参数：

- 喷管几何参数：入口/喉部/出口直径、喷管长度 - 流动初始条件：入口总压、总温、背压比 - 数值计算参数：网格数量、CFL数、时间步数 - 气体物理属性：比热比、气体常数

1. 运行主程序开始计算，程序将自动执行迭代求解过程

1. 查看输出结果：

- 流场参数分布数据文件 - 激波位置识别结果 - 质量守恒误差分析报告 - 参数分布曲线图与激波结构示意图

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 至少4GB内存
• 支持科学计算的基本操作系统（Windows/Linux/macOS）

文件说明

主程序文件包含了完整的数值模拟流程，实现了网格生成、初始条件设置、时间推进求解、边界条件处理、数据输出和结果可视化等核心功能。具体包括计算域离散化、MUSCL格式变量重构、Roe通量计算、时间积分迭代、激波特征识别以及多种后处理分析模块的协调运行。