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计算流体力学.ppt


文档分类:高等教育 | 页数:约27页 举报非法文档有奖
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1计算流体力学(Computational Fluid Dynamics) 袁礼计算数学所 6月1日起,每周二,五, 9:00-12:00 思源楼 708( 周二),计算数学所报告厅(周五) 2课程基本情况 : 学时: 36 :专业课 : 《流体力学》、《数理方程》、《数值分析》 : 《计算流体力学》,傅德薰、马延文编, 高等教育出版社, 2002 : 《一维流体力学差分方法》, 水鸿寿著,国防工业出版社, 1998 《 Computational Methods for Fluid Dynamics 》, Ferziger and Peric, Springer, 2002 :平时作业+上机实践+书面及口头报告 3主要授课内容(一)计算流体力学简介(二)流体力学方程、模型方程、定解条件(三)偏微分方程的数值离散方法模型偏微分方程离散的基础知识,包括离散化方法,差分格式的构造,稳定性分析, 模型方程的差分逼近,有限体积法。(四)高精度差分和数值解的行为分析(五)代数方程求解(六)双曲型守恒律及可压缩流的高分辨率格式 Godunov 格式, TVD 格式, MUSCL 格式, NND 格式,群速度控制法, WENO 格式, Jacobina 矩阵的对角化,流通量分裂, Roe 格式, 多维问题的离散(七)不可压缩流的数值方法人工压缩性法,投影法, SIMPLE 方法。(八)网格生成技术结构网格的微分方程方法及多块网格、自适应网格和非结构网格介绍。(九)湍流的数值模拟方法湍流模型 NS 方程的差分法,直接数值模拟和大涡模拟简介。 4(一)计算流体力学简介?利用数值方法通过计算机求解描述流体流动的数学方程,获得空间和时间离散位置处的数值解,揭示流动的物理规律和研究流动的物理特性的学科。?数学方程: 质量、动量、能量、组分和其他标量的微分(或微分-积分)方程组?形成于 20世纪 60年代, 一直在迅速发展。?在数值方法、计算技术、科学和工程需求发展的推动下,现在发展得更快: 应用范围不断扩大,深入到所有与流动有关的领域;从业人员不断增加 5计算流体力学的应用范围?航空航天、汽车设计、船舶、环境、生物制药、化学处理、石油天然气、发电系统、电子半导体、涡轮机械、制冷、材料、冶金、能源、聚合物加工、玻璃加工、体育、环境等领域。 6应用图例 7计算流体力学的要素?数学模型?离散方法?计算网格(也有无网格方法,但尚未成熟) ?求解方法?计算结果的后处理? Verification & Validation 8数值计算的局限性?总是离散近似解?依赖于模型?离散误差?迭代误差?舍入误差 9计算流体力学的发展?高精度、多分辨、高效方法?湍流的直接数值模拟, 大涡模拟?化学反应流、多物理问题?自由界面流、多相流、流固相互作用?高温辐射流、磁流体力学?微尺度流?复杂流体?软件需求大,求解问题的复杂程度提高和应用领域扩大?工程分析、设计优化工具10 (二)流体力学方程、模型方程、定解条件? 方程的意义?流体运动遵循质量守恒、动量方程和能量守恒?上述三大定律应用于任意流体元: ?任意流体元的总量元做的功率体积力和表面力对流体流体元体积加热的能量流入流体元的净热通量 f P?????? dt dE dt d dt dM 0???? CMdEM ?? P,,

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  • 时间2017-02-23