小白的CFD之旅 14 例項反思

2021-09-08 17:50:46 字數 1406 閱讀 7205

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小白將敲門例項認真做了三遍,終於可以脫離文件直接將例項從頭到尾的完成了。不過在做例項的過程中,小白 還是發現了不少的問題。

這些問題包括:

帶著這些問題,小白又找到了黃師姐,但是不巧黃師姐有點事兒要出門,於是讓小白找小牛師兄。

小牛師兄是乙個很嚴肅的人,帶著厚厚的眼鏡坐在實驗室靠窗的辦公桌上,小白找到他時他正在草稿紙上埋首寫著什麼。

「牛師兄,早啊「,小牛打招呼道。

"嗯早,小白啊,找我有事麼?」小牛師兄停下手中的事情,問小白。

小白將他的疑問說給小牛師兄聽。小牛師兄聽完後笑了。

「不錯不錯,做完案例後能有這些疑問很難得。等你把這些疑問都搞明白了,cfd也基本上算入門了」。小牛師兄的話聲音很輕但很令人信服。

「你的這些疑問幾乎是所有初學者的疑問,詳細來講今天時間不夠,我們還是大概的聊一聊吧」,小牛師兄繼續說。

網格是個什麼東西呢?為啥子需要網格?簡單來講,網格實現了將乙個大問題化解為多個小問題,將連續的問題化解為離散的問題

ns方程

流體的運動過程很複雜,通常我們基於守恆方程來建立力學模型,如常用的基於質量守恆、動量守恆的n-s方程,這些方程都是複雜的偏微分方程。

連續方程(質量守恆方程)

\[\frac+div(\rho \vec)=0\]

動量方程(動量守恆方程):

\[\frac+div(\rho u \vec) = - \frac+div(\mu grad u)+s_\]

\[\frac+div(\rho v\vec) = - \frac+div(\mu grad v)+s_\]

\[\frac+div(\rho w\vec) = - \frac+div(\mu grad w)+s_\]

可寫成統一形式:

\[\frac+div(\rho \phi \vec) = div(\gamma grad \phi)+s_\]

如此複雜的方程,難以直接求得數學上的解,工程上常用數值方法進行求解。數值怎麼求解呢?一種基本的思想是將無限連續的計算空間分解為有限離散的計算區域,這些小的區域稱之為網格。有了網格後,就可以在網格基礎上應用控制方程,利用一些離散方法將偏微分方程轉化為代數方程,通過求解代數方程可以獲取所有網格上的物理量分布。

fluent是乙個通用軟體包,為了適應大多數的問題求解,因而在設計時考慮了大部分流體問題求解所需要進行的設定,因此在案例設定的過程中,存在很多不需要進行設定的節點。

那麼該怎麼知道哪些節點需要設定哪些節點不需要設定呢?歸根結底還是跟使用者對自己問題所涉及的物理背景了解程度,以及想要考慮物理模型的精細程度。

所謂的離散方法,指的是將微分方程轉化為代數方程所採用的方法,這些方法在後面學習有限體積法的時候會接觸到。

之所以會存在初始化,是因為計算採用的是迭代法求解。

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