【摘要】:CFD解析方法采用数值方程式表示实际流体。根据近似解的精度等级,把N-S方程的解法分为以下四类:①线性非粘性流方法。其中,有限差分法包括有限体积法、流线曲率法、质量网格法、流体网格法等,这些方法均为有限差分法的一种或其变形的一种方法。表1-2 三种CFD数值计算方法的比较由于有限体积法应用较为广泛,也有人将CFD数值计算方法分为有限差分法、有限元法、有限体积法三类。表1-3 流场计算分析中求解N-S方程的应用情况
CFD解析方法采用数值方程式表示实际流体。为使其简化,往往采用位势流理论、边界层近似、完全气体近似等,进而导入相应的湍流数学模型并进行数值计算。由于计算是基于对实际流体的近似进行,故应考虑计算前提近似的影响,根据计算结果的精确度、可信性、计算机条件和计算经验等确定合适的数值解法。然后编写程序代码,利用计算机进行求解计算和后处理。
数值计算方法的实质是把描述空气运动的连续介质数学模型离散成大型代数方程组,建立可在计算机上求解的算法。通过偏微分方程的离散化和代数化,将无限信息系统变为有限信息系统(离散化),把偏微分方程变为代数方程(代数化),再通过采用适当的数值计算方法,求解方程组,得到流场的数值解。离散的实质解通常以两种形式给出:网格上的近似值,如差分法;单元中易于计算的近似表达式,如有限元、边界元等。
CFD是建立在全Navier—Strokes方程(简称N-S方程)近似解基础上的计算技术。根据近似解的精度等级,把N-S方程的解法分为以下四类:
①线性非粘性流方法。
②非线性非粘性流方法。
③平均雷诺数基础上的N-S方程解法。
④全N-S方程解法。
CFD数值计算方法主要包括有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)、边界体积法(BIM)等。其中,有限差分法包括有限体积法(FVM)、流线曲率法(SCM)、质量网格法(PIC)、流体网格法(FLIC)等,这些方法均为有限差分法的一种或其变形的一种方法。三种方法的比较如表1-2所示。(www.chuimin.cn)
表1-2 三种CFD数值计算方法的比较

由于有限体积法应用较为广泛,也有人将CFD数值计算方法分为有限差分法、有限元法、有限体积法三类。
流场计算分析中求解N-S方程的应用情况如表1-3所示。
表1-3 流场计算分析中求解N-S方程的应用情况

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