计算流体力学(中科院力学所) 第1讲-基本方程.ppt

计算流体力学(中科院力学所)_第1讲-基本方程计算流体力学李新亮******@:82543801;力学所主楼219房间参考数目:傅德薰等:《计算流体力学》,《计算空气动力学》阎超:《计算流体力学方法及应用》任玉新等:《计算流体力学基础》:putationalofinternal&:RiemannSolversandnumericalmethodsforfluiddynamics*CopyrightbyLiXinliang北京BUG科技有限公司专业反窃听,反无线电为您的安全保驾护航yrightbyLiXinliang版权声明:本PPT的版权为作者李新亮所有,作者将本PPT公布至“流体中文网”,供各位相关领域师生使用。如在论文、报告、专著中使用本PPT的内容,请务必进行标注。致谢:本感谢清华大学任玉新教授提供的清华大学《计算流体力学》,特此表示感谢。第1讲流体力学基本方程计算流体力学(CFD)的概念及意义流体力学的基本方程偏微分方程组的类型重点:了解N-S方程的由来及物理含义,熟练掌握N-S方程了解偏微方程的基本类型*(动)putationalFluidDynamics简称CFD“计算流体力学是通过数值方法求解流体力学控制方程,得到流场的离散的定量描述,并以此预测流体运动规律的学科”。第一章绪论*CopyrightbyLiXinliang流动控制方程理论解(解析解)精确解:Poiseuille解,Blasius解,Plantdl湍流边界层解渐进解、近似解:Stokes解数值解差分法、有限体积法、边界元法、谱(元)方法、粒子方法……借助计算机来实现数值求解在计算机产生之前,数值方法已然产生Mach10正激波平板60°方程复杂(非线性偏微方程组),解析解很难获得*CopyrightbyLiXinliang连续解微分方程↓网格划分数值方法↓解的离散表示代数方程↓离散方程求解数值计算↓离散点上的数值解Mach10正激波平板60°*CopyrightbyLiXinliang计算流体力学(CFD):在航空航天领域得到广泛应用●1970年代,飞机设计主要依赖风洞实验YF-17研制,风洞实验13,500小时●1980年代,CFD逐渐发展,部分取代实验YF-23,风洞实验5,500小时,CFD计算15,000机时YF17YF23YF17*CopyrightbyLiXinliang●90年代,CFD在飞机设计中发挥了主力作用波音777,CFD占主角●2000之后,CFD取代了大部分风洞实验波音787:全机风洞实验仅3次波音787波音777●航天领域,CFD发挥着实验无法取代的作用实验难点:复现高空高速流动条件*CopyrightbyLiXinliangCFD面临的挑战及主要任务:多尺度复杂流动的数学模型化;湍流的计算模型;转捩的预测模型;燃烧及化学反应模型;噪声模型……可处理间断及多尺度流场的高分辨率、强鲁棒性、高效数值方法;高精度激波捕捉法;间断有限元法;……可处理复杂外形、易用性强的算法;复杂外形——网格生成工作量大多块分区算法;无网格法;粒子算法;*CopyrightbyLiXinliang课程安排流体力学基本方程双曲型方程组及其特性差分法(1):差分方法的数学基础差分法(2):差分格式的构造及分析可压缩流体力学方程组的离散方法激波高分辨率差分方法代数方程组的求解不可压方程的数值方法网格生成技术并行计算的MPI编程初步(Part1,Part2)湍流的计算方法(1):RANS湍流的计算方法(2):LES及DNS;计算声学初步常用CFD软件(Fluent)及可视化软件(Tecplot,AVS)介绍案例教学(1)案例教学(2)*CopyrightbyLiXinliang