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《基于Simple算法的方腔驅(qū)動流問題數(shù)值模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、第25卷第1期電力學報Vo1．25NO．12010年2月JOURNALOFEIECTRICPOWERFeb．2O10文章編號：1005—6548(2010)01—0088—03基于Simple算法的方腔驅(qū)動流問題數(shù)值模擬楊晶(山西大學工程學院，太原030013)摘要：在計算流體力學的研究中，為了檢驗各種求解二維納維司托克斯(NS)方程的數(shù)值方法的有效性，常常計算方腔驅(qū)動流問題。使用Simple算法求解NS方程，并用Fluent軟件對標準計算流體力學測試算例——方腔驅(qū)動流問題進行了模擬分析，對不同雷諾數(shù)和網(wǎng)格大小下的計算結(jié)果進行了研究對比，計算結(jié)果與文獻中的基準
2、解符合良好。關(guān)鍵詞：Simple算法；方腔驅(qū)動流；網(wǎng)格；雷諾數(shù)中圖分類號：O35文獻標識碼：A流體流動的數(shù)值模擬廣泛應用于氣象、航天、機有在某些十分簡單的流動問題上能求得精確解；但械、采礦等自然研究和工程計算的各個領(lǐng)域。近年在有些情況下，可以簡化方程而得到近似解。例如來，隨著高性能計算與通信的迅速發(fā)展，針對流體當雷諾數(shù)Re時，繞流物體邊界層外，粘性力遠小于流動的數(shù)值模擬以及求解相應NavierStokes方程慣性力，方程中粘性項可以忽略，NS方程簡化為理(簡稱NS方程)的高級算法研究現(xiàn)已成為目前國內(nèi)想流動中的歐拉方程：外備受關(guān)注的熱點和前沿課題。_1]Flue
3、nt軟件是用l10一一P+十l0F．’于模擬具有復雜外形的流體流動以及熱傳導的計算機程序，可以有效地模擬方腔驅(qū)動流問題，為計算流而在邊界層內(nèi)，NS方程又可簡化為邊界層方程，等體力學的算法理論研究提供仿真參考。等。在計算機問世和迅速發(fā)展以后，NS方程的數(shù)值求解才有了很大的發(fā)展。1NS方程2Simple算法納維司托克斯方程是描述粘性不可壓縮流體動量守恒的運動方程。簡稱NS方程。因1821年由Simple算法的全稱是“Semi—ImplicitMethodC．一L—M—H．納維和1845年由G．G．斯托克斯分別forPressure—LinkedEquations”
4、，意思是求解壓力導出而得名。在直角坐標系中，可表達為如下所示：耦合的質(zhì)量／動量／能量傳遞方程的半隱式方法。Simple算法的基本思想是從初始速度場出發(fā)P一dt一一；-Iz-+十l0z+十△；計算動量方程的系數(shù)得到擬速度、，并由壓力方l0一d一一r+十PY+十△；程求解出壓力P，將P代人動量方程便可求得速t度場、，如果該速度場滿足連續(xù)方程，則流場ll00一dt一一麥+十+十△△訓訓．’求解完畢。否則通過求解壓力修正方程得出壓力修正值P，然后利用來修正速度場直到其滿足連續(xù)其矢量形式為：方程。lD一一vP+oF+ASimple算法的具體步驟：(1)假定一個速度分后人
5、在此基礎上又導出適用于可壓縮流體的布U、，以此計算動量離散方程的系數(shù)與常數(shù)項。NS方程。NS方程反映了粘性流體流動的基本力(2)假定一個壓力場。(3)利用戶求解動量離學規(guī)律，在流體力學中有十分重要的意義。它是一散方程，得出“、。(4)求解壓力修正值。個非線性偏微分方程，求解非常困難和復雜，目前只(5)利用及、求改進速度值“、。(6)根據(jù)收稿日期：200912-10作者簡介：楊晶(1981一)，女，山西太谷人，助教，主要研究方向為土體的工程力學性質(zhì)，(E—mail)xiaojingti#126．corn90電力學報第25卷下，流線圖中右下角有個明顯的二次渦流，左
6、下角只有很小的一個渦流，Re=1000下，流線圖中右下角和左下角均有明顯的二次渦流，Re一3200的情況下，不但右下角和左下角有很明顯的二次渦流，左上角也出現(xiàn)了一個小渦流?？梢钥闯觯^高雷諾數(shù)下原始渦流更多的流向中心區(qū)域，結(jié)果和文獻中所述X／m符合很好。圖9Re=3200時的流線圖與VaidehiAmbatipudi在文獻中流線圖比較5結(jié)論通過與那些方腔驅(qū)動流相應文件中的結(jié)果相比較得出，Simple算法足以解決像方腔驅(qū)動流問題之類的復雜流場問題。計算結(jié)果也引用文獻中的基準解有很好的符合。通過精細網(wǎng)格的運用，細如角落渦流這樣的問題也比較準確的被預測。除了一些小的
7、困難，Simple算法還是能很有效的解決流體問題的。圖8Re=1000時的流線圖與VaidehiAmbatipudi在文獻中流線圈比較參考文獻：[1]肖曼玉，歐陽潔，李永剛．基于區(qū)域分解的并行Simpler算法研究EJ]．應用基礎與工程科學學報，2006，14(3)：316—322．E2]楊繼業(yè)，歐陽潔．多重網(wǎng)格技術(shù)對Simpler算法的加速性能研究口]．計算機工程與科學，2006，28(8)：81—85．[3]陳雪江，秦國良，徐忠．譜元法和高階時間分裂法求解方腔頂蓋驅(qū)動流EJ]．計算力學學報，2002，19(3)：281—285．E4]任鑫，高歌．使用GAO
8、2YONG湍流方程組對頂蓋驅(qū)動方腔流的
