PISO算法是一種用於求解不可壓縮流體流動問題的數值方法,全稱為Pressure Implicit with Splitting of Operators,即利用運算元分裂的方法進行隱式求解壓力和速度。PISO算法的主要步驟包括預處理和求解兩部分:
預處理。這一部分主要涉及離散方程的重構和修正。在離散不可壓縮Navier-Stokes方程中,速度和壓力是同時求解的,但在離散方程的構建中,需要將速度和壓力進行隔離,通過構建動量方程和質量守恆方程將兩者聯繫起來。然後,通過預處理部分的修正,消除因速度場估計誤差引入的不穩定性,提高計算精度。
求解。這一部分主要是將修正後的動量方程進行求解,包括壓力的求解和速度場的更新。在PISO算法中,通過引入一個壓力修正項來進行壓力場的求解,並通過速度修正項對速度場進行修正。
PISO算法的特點和優勢包括:
穩定性較好、計算精度較高。
適用於處理瞬態問題,尤其在工業套用中得到廣泛的套用。
PISO算法與SIMPLE算法族相似,但通過引入額外的校正步驟(如相鄰校正和偏斜校正)提高了計算效率和穩定性。PISO算法在每個疊代中可能需要稍多的CPU時間,但它極大地減少了達到收斂所需要的疊代次數,特別是對於過渡問題。