气动力学中的数值计算技术研究

气动力学中的数值计算技术研究第一章绪论
气动力学是研究流体（主要是气体）的运动规律和它们所受的力学效应的学科，是现代技术领域中最为重要的基础学科之一。

气动力学的研究内容广泛，包括飞行器气动力学、空气动力学、汽车空气动力学、建筑气动、气象学和空气质量等方面。

而气动力学中的数值计算技术就是对流体流动进行数值模拟，是气动力学研究中非常重要的一个分支。

本文主要讨论气动力学中的数值计算技术，包括数值计算方法和数值计算软件等方面内容。

第二章数值计算方法
数值计算方法是气动力学数值计算的核心，是解决气动力学问题的基础。

主要包括以下几个方面。

1. 守恒方程
气动力学数值计算的基础是守恒方程，主要包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程。

这些守恒方程描述了气体在流动过程中的物理量的变化和守恒规律。

2. 数值离散
将守恒方程进行数值离散是数值计算方法的核心。

在数值离散
过程中，将空间和时间离散，并将守恒方程离散成差分方程，进
而求解流场各物理量的分布。

3. 数值求解
使用数值方法解离散的差分方程就是数值求解。

数值求解过程中，常用的数值方法包括有限差分法、有限体积法、有限元法等。

这些方法都是将守恒方程离散化后，用数值方法求解。

第三章常用数值计算软件
1. Fluent
Fluent 是广泛使用的计算流体动力学（CFD）软件，它可以在
不同类型的流体流动中进行三维和二维数值模拟。

Fluent 能够模
拟出相似实验中流场输送、传递和化学变化等方面的物理过程，
是气动力学数值计算中常用的软件之一。

2. Star-CCM+
Star-CCM+ 是使用数值计算方法进行流体仿真的软件，它可以
模拟各种气体流动，包括稳态和非稳态流动、单相和多相流动、
剪切流和旋转流等流动。

Star-CCM+ 可以应用于航空、汽车、船
舶等多个领域的气动力学数值计算，具有广泛的应用前景。

3. OpenFOAM
OpenFOAM 是一个基于 C++ 语言的自由开源的计算流体动力学（CFD）软件包。

它提供了许多预处理、求解和后处理器，可以进行多种类型的气体流动数值模拟。

OpenFOAM 还提供了多个求解器，使用户可以自由选择合适的求解器来解决不同类型的气动力学问题。

第四章数值计算技术在气动力学中的应用
1. 飞行器气动力学
数值计算技术在飞行器气动力学中广泛应用，包括飞机外形的优化、飞机的机身、翼面和飞行器推进系统的气动设计等方面。

2. 汽车空气动力学
汽车的空气动力学用于改善汽车的耗油量和运动性能，数值计算技术可以用于模拟汽车在不同速度下的风阻和气动阻力等，帮助设计师进行优化设计。

3. 建筑气动
数值计算技术在建筑气动中也有广泛的应用，包括建筑物的风荷载计算、建筑物空气流场模拟和室外空气品质等方面。

第五章结论
随着科技的不断进步，气动力学中的数值计算技术得到了广泛的应用，并成为气动力学研究中非常重要的一个分支。

数值计算
方法是气动力学数值计算的核心，而常用的数值计算软件主要包括 Fluent、Star-CCM+ 和 OpenFOAM 等。

数值计算技术在飞行器气动力学、汽车空气动力学和建筑气动等方面都得到了广泛的应用。

通过数值计算技术，可以更好地优化设计，提高气动性能，并减少负面影响。