基于某simple算法地流场模拟计算

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SIMPLE算法及计算例子

动量方程：
—ａ（ｐ＝＿ｕ）＋乳（ｐｕＵ）：ｖ．（印“）一字
（｛２）
Ｏｌ
ｏｘ
＿ａ（ｐ『＿ｖ）＋Ｖ．（ｐｖＵ）：ｖ．（ｐｖｖ）一挈
（１３）
ｕｆ
ｏｙ
—ａ（ｐ＿ｗ）＋ｖ．（户ｗ可）＝ｖ．（胛ｗ）一害
（１．４）
０ｌΒιβλιοθήκη Ｏｚ能量方稃：—ａ（ｐ－Ｔ）＋ｖ．（ｐ功）：ｖ．（生ｖ７＿）＋ｓｙ
（１５）
ｏｌ
Ｃ
若考虑湍流运动，采ＪＨ两方程模式，则还有湍流动能ｋ疗科和湍流动能耗散率占方科：
ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｏｎａｂｉｇＦＰＳＯ（ＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＳｔｏｒａｇｅａｎｄＯｆｆｉｏａｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）ｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎｃａｓｅｔｈｒｅｅ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｖｉｓｃｏｕｓｐｌａｙｓａｖｅｒｙ＇ｓｍａｌｌｒｏｌｅａｎｄｓｏｉｔｃａｒｌｂｅｎｅｇｌｅｃｔｅｄｉｎｔｈｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＴｈｅｖａｒｙｉｎｇｌａｗｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒｔｏＦＰＳＯｉｓｇｉｖｅｎ．
Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｃｕｒｒｅｎｔｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｏｃｅａｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂａｓｉｎｉｓｇｉｖｅｎｉｎｃａｓｅｔｏｕｒａｎｄｓｏｍｅｕｓｅｆｕｌａｄｖｉｃｅｉｓｇｉｖｅｎｔｏａｉｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｕｒｒｅｎｔｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
上海交通大学博士后士学位论文 SIMPLE算法及应用

fluentsimple算法

fluentsimple算法
"FluentSimple" 算法是一种用于处理自然语言的算法。

它主要
用于文本处理、语义分析和信息检索等领域。

该算法的主要特点是
简单易懂，并且在处理大规模数据时具有较高的效率。

FluentSimple 算法的核心思想是将文本数据转化为结构化的信息，以便进行进一步的分析和处理。

它通常涉及词汇的分析、句法
分析和语义分析等步骤。

在词汇分析阶段，算法会识别文本中的词汇，并对其进行分类和标注。

在句法分析阶段，算法会分析句子的
结构和语法关系。

在语义分析阶段，算法会理解文本的含义和语境，从而进行信息提取和推理。

FluentSimple 算法在自然语言处理中具有广泛的应用。

它可以
用于构建智能搜索引擎、情感分析系统、自动问答系统等。

此外，
由于其简单易懂的特点，FluentSimple 算法也常被用于教育和研究
领域，帮助人们更好地理解自然语言处理的基本原理和方法。

总的来说，FluentSimple 算法是一种简单而高效的自然语言处
理算法，它在处理文本数据时具有较高的准确性和可扩展性，因此
在实际应用中具有很大的潜力。

基于CFD的某变频发电机组流场数值模拟

第４１卷第６期Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．６２０２０青岛理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ基于犆犉犇的某变频发电机组流场数值模拟谭礼斌１，２，袁越锦１，黄　灿２，唐　琳２（１．陕西科技大学机电工程学院，西安７１００２１；２．隆鑫通用动力股份有限公司技术中心，重庆４０００３９）摘　要：为研究某变频发电机组流场特性，基于ＣＦＤ方法，采用ＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６流体仿真软件对某变频发电机组整机外流场进行数值模拟，并研究变频器外壳与风扇罩、拉盘间隙对风量分布的影响．结果表明变频发电机组原模型的总进风量最大，变频器风量最小，变频器散热存在风险；变频器外壳与风扇罩、拉盘间的间隙减小，风扇风阻增大，总进风量减小，变频器及变频器侧的电机（电机１）的风量及表面平均风速明显增大．间隙尺寸的合理设计可以平衡风扇进风量和变频器风量，保证整机散热的合理性．出口端的电机（电机２）的循环风和新鲜冷却风的占比要合适，为保证电机２的散热，建议保留原机组风扇２的出风口结构设计．发电机组整机流场特性的评估分析及风量分配影响因素探究结果可为发电机组产品的结构改进与风量匹配提供理论支撑．关键词：变频发电机组；数值模拟；流场特性；间隙；合理匹配中图分类号：ＴＫ７３０．２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３４６０２（２０２０）０６０１４３０８收稿日期：２０２００７３１基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１８７６１０９）；国家“十三五”重点研发计划项目子课题（２０１７ＹＦＤ０４００９０２１）；陕西省国际科技合作计划重点项目（２０２０ＫＷＺ０１５）作者简介：谭礼斌（１９９１），男，重庆永川人．博士研究生，工程师，主要从事热能工程及流体力学方面的研究．Ｅｍａｉｌ：１３６４９７９９３０＠ｑｑ．ｃｏｍ．犖狌犿犲狉犻犮犪犾狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犳犾狅狑犳犻犲犾犱犳狅狉犳狉犲狇狌犲狀犮狔犮狅狀狏犲狉狊犻狅狀犵犲狀犲狉犪狋狅狉狌狀犻狋犫犪狊犲犱狅狀犆犉犇ＴＡＮＬｉｂｉｎ１，２，ＹＵＡＮＹｕｅｊｉｎ１，ＨＵＡＮＧＣａｎ２，ＴＡＮＧＬｉｎ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ，ＬｏｎｃｉｎＭｏｔｏｒＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３９，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ，ｂａｓｅｄｏｎＣＦＤｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄｏｆａｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｆｌｕｉｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｈｅｌｌ，ｆａｎｃｏｖｅｒａｎｄｐｕｌｌｐｌａｔｅｏｎｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌａｉｒｉｎｌｅｔｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔｗｉｔｈｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｔｈｅｌａｒｇｅｓｔ，ｂｕｔｔｈｅａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｓｍａｌｌｅｓｔ，ｓｏｔｈｅｒｅｉｓｒｉｓｋｏｆｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｆｏｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｈｅｌｌ，ｔｈｅｆａｎｃｏｖｅｒａｎｄｔｈｅｐｕｌｌｐｌａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｆａｎｗｉｎｄｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｔｏｔａｌｉｎｌｅｔａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａｎｄｔｈｅａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙａｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｍｏｔｏｒｏｎｉｎｖｅｒｔｅｒｓｉｄｅ（ｍｏｔｏｒ１）ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｃｌｅａｒａｎｃｅｓｉｚｅｃａｎｂａｌａｎｃｅｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｏｆｔｈｅｆａｎａｎｄｔｈｅａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅ．Ｔｈｅｐｒｏ青岛理工大学学报第４１卷ｐｏｒｔｉｏｎｏｆｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇａｉｒａｎｄｆｒｅｓｈｃｏｏｌｉｎｇａｉｒｏｆｔｈｅｍｏｔｏｒａｔｏｕｔｌｅｔｓｉｄｅ（ｍｏｔｏｒ２）ｓｈｏｕｌｄｂｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｏｆｍｏｔｏｒ２，ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｏｋｅｅｐｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｉｒｏｕｔｌｅｔｏｆｆａｎ２ｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄａｉｒｑｕａｎｔｉｔｙｍａｔｃｈｉｎｇｆｏｒｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｏｒｕｎｉｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｆｌｏｗｆｉｅｌｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｃｌｅａｒａｎｃｅ；ｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍａｔｃｈｉｎｇ发电机组作为一种备用发电的动力机械，目前在高校、商场及中小型超市等公共场所运用广泛．发电机组在开发设计过程中，机组散热性能是重点关注的问题之一．发电机组散热性能的好坏直接影响产品性能或产品运行状况．随着计算机仿真技术的迅速发展及广泛运用，基于虚拟仿真开发平台快速评估产品性能已经成为工程机械研究与开发的一个发展趋势［１３］．陈国平等［４］通过ＣＦＤ（ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄＤｙｎａｍｉｃｓ，计算流体动力学）分析获得了机组流速及压力场分布，为产品性能评估提供了数据支撑．戚中浩等［５］利用流体分析软件ＮＵＭＥＣＡ对机组机舱外流场进行了流场数值模拟分析，探究了空气进出口位置对实验测量结果的影响．利用ＣＦＤ数值模拟方法对发电机组内部流场进行数值模拟分析，可快速获得相应的速度及压力等流场细节信息，为产品性能的评估提供理论支撑．基于此，本文利用ＣＦＤ分析软件对某开架变频发电机组流场进行数值模拟分析，研究变频器及电机流场分布的合理性，并探究变频器外壳与风扇罩、拉盘的间隙对流场分布的影响，为发电机组流场优化提供理论参考及仿真数据支撑．１　发电机组流场的犆犉犇分析１．１　物理模型某变频发电机组三维模型采用ＣＡＴＩＡ２０１４软件按照１∶１比例建模，如图１所示．发电机组主要零部件包括发动机主体、电机、变频器、冷却风扇、油箱、机架、消声器、空滤器等．采用流体分析软件ＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６中多面体网格和边界层网格生成技术对整机模型进行网格划分，对局部区域（冷却风道、风扇及电机等重要气流流经部件）进行局部网格加密，网格划分完成后数量约为１０００万个．经网格无关性验证，１０００万个网格可以获得较准确的风量预测值．若网格数量较少，出口格栅、发动机散热片、风扇与风扇罩间隙等小尺寸网格质量较差；网格数量大于１０００万个，计算时间耗时会越来越长．本文计算采用１６核计算机求解，耗时约１２ｈ．该机组网格及计算域网格如图２所示．发电机组原模型变频器外壳与拉盘、风扇罩间存在间隙，为了研究间隙（变频器外壳与拉盘间隙、变频器外壳与风扇罩间隙）、风扇２出口位置等结构对风量分配的影响，设计了３种不同的模型方案，如图３所示．其中方案１为连接变频器外壳与风扇罩１间间隙；方案２为连接变频器外壳与风扇罩１间间隙，且风扇２出口加挡板；方案３为连接变频器外壳与拉盘１间间隙，且风扇２出口加挡板．图１　变频发电机组三维模型示意４４１第６期谭礼斌，等：基于ＣＦＤ的某变频发电机组流场数值模拟图２　变频发电机组网格模型示意图３　原模型及３种结构方案示意１．２　数学模型及边界条件本文假设变频发电机组内气流流动状态为稳态流动，流体介质为不可压缩流体，整个流动过程不考虑热量交换，因此数值计算中只针对流体连续性方程、动量方程进行求解［６７］．湍流计算模型选择犽 ε两方程湍流模型，压力、速度耦合采用ＳＩＭＰＬＥ算法，采用压力基求解器（ＰｒｅｓｓｕｒｅＢａｓｅｄ）求解［８］．壁面函数选取ＳＴＡＲＣＣＭ＋１１．０６软件中推荐的ＴｗｏＬａｙｅｒＡｌｌｙ＋ＷａｌｌＴｒｅａｔｍｅｎｔ．发电机组流场模拟分析需要的相关边界条件设置如下：１）旋转域．风扇的旋转采用ＭＲＦ（ＭｏｖｉｎｇＲｅｆｅｒｅｎｃｅＦｒａｍｅ，旋转参考坐标系）实现．２个风扇的转速都为３６００ｒ／ｍｉｎ．２）流体域．消声器入口流量为２０ｇ／ｓ（质量流量入口）；空滤器出口流量为２０ｇ／ｓ；虚拟计算域入口边５４１青岛理工大学学报第４１卷图４　计算域示意界为滞止入口（ＳｔａｇｎａｔｉｏｎＩｎｌｅｔ），出口边界为压力出口（ＰｒｅｓｓｕｒｅＯｕｔｌｅｔ）．实验测试环境温度为２８℃；流体属性选择为标准大气压下空气，定压比热容为１００３．６２Ｊ／（ｋｇ·Ｋ），导热系数为０．０２７Ｗ／（ｍ·Ｋ），动力黏度为１．８５×１０－５Ｐａ·ｓ．计算流体域及边界示意如图４所示．ＳＴＡＲＣＣＭ＋流体计算软件运行时，通过自动耦合求解连续性方程、犖犛方程及犽 ε两方程湍流模型方程等数学模型方程，计算完成后即可获得相应的流场细节信息．２　犆犉犇计算结果分析２．１　风量分布变频发电机组风量分配对比分析如图５所示，其中方案１主要是研究变频器与风扇罩１间间隙对风量分配的影响；方案２主要是在方案１基础上研究加挡板之后风量分配的变化；方案３主要是研究变频器与拉盘间间隙对风量分配的影响．由图５可以看出：１）原模型下风扇１的总风量最大，但进入变频器的总风量最小．风扇１的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而减小，而进入变频器的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而增大．造成这种现象的原因是间隙减小，造成风扇前端的风阻增大，从而导致进入风扇的总风量减小，而前端压力的增加，会引起更多的风从变频器进风口吸入，从而使进入变频器的总风量增加．相比原模型，方案１与方案２中风扇１总风量下降３３％，而变频器风量增加４７％；方案３中风扇１总风量下降１３％，而变频器风量增加３５％，所以变频器外壳与风扇罩１之间的间隙大小是影响风扇１总风量与变频器总风量的关键因素．２）各方案风扇２的总风量均非常小，但吹向电机２线圈的风量明显比风扇２的总进风量大４０％～６０％，说明吹向电机２线圈的新鲜冷风大约只有一半，其他都是在风扇２里循环回流的风．对比方案１与方案２，加挡板使风扇２总进风量减小，其他几乎没有改变．２．２　速度分布原模型及各方案下变频器表面速度分布云图如图６所示．从图６可以看出，原模型对应的变频器表面速度分布最差，散热性能不好．原模型下变频器的表面平均风速仅为０．８６ｍ／ｓ．方案１及方案２对应的变频器表面速度分布更好且相对比较均匀，方案１对应的变频器平均风速为２．２３ｍ／ｓ，方案２对应的变频器平均风速为２．２１ｍ／ｓ．连接变频器外壳与风扇罩１间的间隙，可以大幅度地提升变频器表面平均速度，但同时也会对风扇入风总风量造成很大影响．方案３对应的变频器表面速度分布比原模型略好，平均风速为１．６５ｍ／ｓ．图７为原模型及各方案下电机１的表面速度分布云图．图８为电机表面平均风速对比．综合图５—８可以看出，方案１、方案２、方案３中电机１在风量、表面平均风速以及分布均匀性上均好于原模型，其中方案１、方案２中电机１的风量增加２５％，方案３中电机１的风量增加１１％．方案１、方案２、方案３中电机２的表面平均风速好于原模型．因此，通过减小变频器与拉盘、风扇罩间的间隙，可以提升进入变频器风量的同时，也可以提升电机表面速度分布．然而，间隙减小，风扇前端的进风阻力增大，导致进入风扇的总进风量都比原模型的风量小．６４１第６期谭礼斌，等：基于ＣＦＤ的某变频发电机组流场数值模拟图６　变频器表面速度分布云图图７　电机１表面速度分布云图７４１青岛理工大学学报第４１卷发动机冷却风道截面示意及各截面风量对比如图９、图１０所示．从图１０可以看出，缸头火花塞侧、箱体火花塞侧高温区域的风量分布相对挺柱侧的风量分布更大，有利于火花塞及其附近高温区域的冷却．原模型下各截面的风量分布最大，其原因是进入系统的总风量值（风扇入口风量）越大，分配到发动机冷却风道上的风量基本就越大．方案１和方案２下各冷却风道风量分布基本一致．方案３在火花塞侧区域的风量分布略高于方案１和方案２，在挺柱侧区域的风量分布则低于方案１和方案２．发动机冷却风道截面速度分布云图如图１１所示．整体速度分布趋势基本一致，原模型的速度分布最好，其次为方案３，方案１和方案２的速度分布基本一致．该速度分布趋势与冷却风道的风量分布是保持一致的．图９　发动机冷却风道截面示意２．３　改进建议根据原模型和３种方案的流场对比分析，可以得出发电机组原模型的风扇进风量最大，进入变频器的风量最小，说明变频器的散热存在一定风险．风扇１的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而减小，而进入变频器的总风量随着变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而增大．电机１的风量随变频器外壳与风扇罩１之间的间隙变小而增大．因此减小间隙提升变频器和电机风量的同时，会造成系统整体冷却风量的降低．风扇２出风口处添加挡板后，风扇２总进风量减小，但电机２风量的减小并不明显，且电机２内部循环风占电机２冷却风量的比值提升至６５％，电机２的散热风险进一步加大．从流场分布来看，各方案变频器、电机１、电机２上的速度分布均比较均匀（差异为速度大小），不存在速度死区，流场分布也较好．８４１第６期谭礼斌，等：基于ＣＦＤ的某变频发电机组流场数值模拟图１１　发动机冷却风道截面速度分布云图针对发电机组原模型，若要提升其散热性能，建议调整变频器外壳与风扇罩１之间的间隙以平衡风扇１风量和变频器风量，在保证进风量的同时提升变频器风量；同时建议风扇２出风口保留原模型的结构不变，从而保证进入电机２新鲜冷却风量的占比．针对同类型的发电机组，上述提升机组散热性能的改进建议同样满足．３　结论利用ＳＴＡＲＣＣＭ＋对某变频发电机组原模型和３种结构方案进行了流场数值模拟，对比分析了发电机组的风量分配规律及其间隙尺寸对风量分布的影响，以期为相应的结构设计提供理论支撑．依据流场分析结果及间隙尺寸研究可以得出如下结论：１）原模型风扇进风量最大，进入变频器的风量最小，变频器的散热存在一定风险；可通过提升进入变频器的风量来进行改善．２）变频器外壳与风扇罩、拉盘间的间隙对风量分布影响较大，风扇总风量随变频器外壳与风扇罩之间的间隙变小而减小，而变频器总风量随变频器外壳与风扇罩间间隙变小而增大；电机风量则随变频器外壳与风扇罩间间隙变小而增大．在进行间隙尺寸设计时，要合理设计变频器外壳与风扇罩的间隙，平衡风扇进风量和变频器风量，在保证进风量的同时提升变频器风量．３）电机２内部循环风和新鲜冷却风基本各占一半，为保证新鲜冷却风的风量，建议风扇２保留原模型的结构不变，从而保证进入电机２新鲜冷却风量的占比．９４１青岛理工大学学报第４１卷参考文献（犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊）：［１］　钱娟，王东方，缪小东，等．基于ＣＦＤ的汽车外流场数值模拟及优化［Ｊ］．制造业自动化，２０１６，３８（４）：７４７６．ＱＩＡＮＪｕａｎ，ＷＡＮＧＤｏｎｇｆａｎｇ，ＭＩＡＯＸｉａｏｄｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｏｄｅｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｃａｒｂｏｄｙｂａｓｅｄｏｎＣＦＤ［Ｊ］．ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０１６，３８（４）：７４７６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］　ＲＹＮＥＬＬＡ，ＣＨＥＶＡＬＩＥＲＭ，ＡＢＯＭＭ，ｅｔａｌ．Ａｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙｏｆｎｏｉｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇｆｒｏｍａｓｈｒｏｕｄｅｄｓｕｂｓｏｎｉｃａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｆａｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＡｃｏｕｓｔｉｃｓ，２０１８，１４０：１１０１２１．［３］　ＢＥＲＮＩＦ，ＣＩＣＡＬＥＳＥＧ，ＦＯＮＴＡＮＥＳＩＳ．ＡｍｏｄｉｆｉｅｄｔｈｅｒｍａｌｗａｌｌｆｕｎｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｇａｓｔｏｗａｌｌｈｅａｔｆｌｕｘｅｓｉｎＣＦＤｉｎｃｙｌｉｎｄｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｐａｒｋｉｇｎｉｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，１１５：１０４５１０６２．［４］　陈国平，税一晋．基于ＣＦＤ的发电机组内部空间流场分析研究［Ｊ］．移动电源与车辆，２０１３（４）：１３１９．ＣＨＥＮＧｕｏＰｉｎｇ，ＳＵＩＹｉＪｉｎ．ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｓｉｄｅｇｅｎｓｅｔｃａｎｏｐｙｂａｓｅｄｏｎＣＦＤｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＭｏｖａｂｌｅＰｏｗｅｒａｎｄＳｔａｔｉｏｎＶｅｈｉｃｌｅ，２０１３（４）：１３１９．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［５］　戚中浩，赵萍，李杰，等．２ＭＷ风力发电机组机舱外流场分析［Ｊ］．东方汽轮机，２０１２（３）：１２１５．ＱＩＺｈｏｎｇｈａｏ，ＺＨＡＯＰｉｎｇ，ＬＩＪｉｅ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｎａｃｅｌｌｅｏｆ２ＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ［Ｊ］．ＤａｎｇｆａｎｇＴｕｒｂｉｎｅ，２０１２（３）：１２１５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］　ＺＨＡＮＧＣ，ＵＤＤＩＮＭ，ＲＯＢＩＮＳＯＮＣ，ｅｔａｌ．ＦｕｌｌｖｅｈｉｃｌｅＣＦＤｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｏｎｔｅｎｄｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｎｒａｄｉａｔｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｄｒａｇ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＴｈｅｒｍａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８，１３０：１３２８１３４０．［７］　谭礼斌，袁越锦，徐英英，等．基于ＳＴＡＲＣＣＭ＋的某低速电动车用散热器数值模拟分析［Ｊ］．陕西科技大学学报，２０２０，３８（３）：１４５１５２．ＴＡＮＬｉｂｉｎ，ＹＵＡＮＹｕｅｊｉｎ，ＸＵＹｉｎｇｙｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒａｄｉａｔｏｒｆｏｒａｌｏｗｓｐｅｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎＳＴＡＲＣＣＭ＋［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，３８（３）：１４５１５２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］　付珊，郭健翔，徐文，等．生物安全柜流动噪声的数值模拟［Ｊ］．青岛理工大学学报，２０１５，３６（６）：８７９２．ＦＵＳｈａｎ，ＧＵＯＪｉａｎｘｉａｎｇ，ＸＵＷｅｎ，ｅｔａｌ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｏｗｎｏｉｓｅｏｆｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓａｆｅｔｙｃａｂｉｎｅｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５，３６（６）：８７９２．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）（责任编辑　赵金环）（上接第９５页）［１５］　王超，李淑娟，柴鹏，等．单晶ＳｉＣ微切削机理分子动力学建模与仿真研究［Ｊ］．兵工学报，２０１８，３９（８）：１６４８１６５４．ＷＡＮＧＣｈａｏ，ＬＩＳｈｕｊｕａｎ，ＣＨＡＩＰｅｎｇ，ｅｔａｌ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｃｕｔｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌＳｉＣｂｙｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｒｍａｍｅｎｔａｒｉｉ，２０１８，３９（８）：１６４８１６５４．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１６］　ＺＨＵＰｅｎｇｚｈｅ，ＱＩＵＣｈｅｎ，ＦＡＮＧＦｅｎｇｚｈｏｕ，ｅｔａｌ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｙｎａｍｉｃｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｃｕｔｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１４，３１７：４３２４４２．［１７］　ＢＯＮＮＹＧ，ＴＥＲＥＮＴＹＥＶＤ，ＰＡＳＩＡＮＯＴＲＣ，ｅｔａｌ．Ｉｎｔｅｒａｔｏｍｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｓｔｕｄｙｐｌａｓｔｉｃｉｔｙｉｎｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓ：ＴｈｅＦｅＮｉＣｒｍｏｄｅｌａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，１９（８）：０８５００８．ＤＯＩ：１０．１０８８／０９６５０３９３／１９／８／０８５００８．［１８］　言兰．基于单颗磨粒切削的淬硬模具钢磨削机理研究［Ｄ］．长沙：湖南大学，２０１０：２９３０．ＹＡＮＬａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｒｉｎｄｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｈａｒｄｅｎｅｄｃｏｌｄｗｏｒｋｄｉｅｓｔｅｅｌｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｇｒａｉｎｃｕｔｔｉｎｇ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｓｈａ：ＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１０：２９３０．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１９］　ＬＥＷＩＳＪ，ＳＣＨＷＡＲＺＥＮＢＡＣＨＤ，ＦＬＡＣＫＨＤ，ＥｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｇｒａｄｉｅｎｔｓａｎｄｃｈａｒｇｅｄｅｎｓｉｔｙｉｎｃｏｒｕｎｄｕｍａｌｐｈａＡｌ２Ｏ３［Ｊ］．ＡｃｔａＣｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａＳｅｃｔｉｏｎＡ，１９８２，３８：７３３７３９．［２０］　王健全，田欣利，唐修检，等．面向工程陶瓷的单颗金刚石磨粒划擦磨损规律［Ｊ］．金刚石与磨料磨具工程，２０１２，３２（３）：１６．ＷＡＮＧＪｉａｎｑｕａｎ，ＴＩＡＮＸｉｎｌｉ，ＴＡＮＧＸｉｕｊｉａｎ，ｅｔａｌ．Ｗｅａｒｒｕｌｅｏｆｓｉｎｇｌｅｄｉａｍｏｎｄｇｒｉｔｗｈｅｎｓｃｒａｔｃｈｉｎｇｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｅｒａｍｉｃｓ［Ｊ］．Ｄｉａｍｏｎｄ＆ＡｂｒａｓｉｖｅｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，３２（３）：１６．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２１］　ＤＡＷＭＳ，ＦＯＩＬＥＳＳＭ，ＢＡＳＫＥＳＭＩ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄａｔｏｍｍｅｔｈｏｄ：Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｏｒｙａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＲｅｐｏｒｔｓ，１９９３，９（７／８）：２５１３１０．（责任编辑　赵金环）０５１。

流场的仿真计算

流场的仿真计算
流场的仿真计算是一种基于计算机数值模拟的技术，用于研究流体在不同条件下的运动规律和特性。

通过建立数学模型和采用相应的数值计算方法，可以模拟出流体在不同速度、温度、压力等条件下的流动状态和变化情况。

流场的仿真计算应用广泛，可以在航空、航天、汽车、海洋、建筑等领域中进行，为相关工程设计和优化提供可靠的理论基础和计算支持。

随着计算机技术的发展和数值方法的不断改进，流场的仿真计算已经成为流体力学研究中不可或缺的工具之一。

- 1 -。

SIMPLE算法及计算例子

ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒｄｅｐｔｈｏｎａｂｉｇＦＰＳＯ（ＦｌｏａｔｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＳｔｏｒａｇｅａｎｄＯｆｆｉｏａｄｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）ｉｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｉｎｃａｓｅｔｈｒｅｅ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｖｉｓｃｏｕｓｐｌａｙｓａｖｅｒｙ＇ｓｍａｌｌｒｏｌｅａｎｄｓｏｉｔｃａｒｌｂｅｎｅｇｌｅｃｔｅｄｉｎｔｈｉｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＴｈｅｖａｒｙｉｎｇｌａｗｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｓｈａｌｌｏｗｗａｔｅｒｔｏＦＰＳＯｉｓｇｉｖｅｎ．
第二个问题：压力的一阶导数是以源项的形式出现在动簧方程中。采用分离式求解各变量的离散方程时，由于压力没有独立的方程，压力与速度的关系隐含于连续性方程中，如果压力场是正确的，则据此压力场求得的速度场一定满足连续性方程。如何构造求解压力场的方程，或者说在假定初始乐力分布＿｜亓如何构造计算压力改进值得方程，就成了分离式求解法中的一个关键问题。
在交错网格系统中，关『．“、ｖ的离散方程可通过对Ｕ、ｖ番白的控制容积作积分而得出。这时压力梯度的离散形式对虬为（ＰＦ—Ｐ，，）／ｄｘ，对ｋ为（Ｐ．。一Ｐ，，）／ａｙ，亦即相邻两点间的压力羞构成了印／彘、印／砂，这就从根本上解决了采川一般网格系统时所遇到的困难，这也是交错网格的成功之处。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＩＭＰＬＥａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｇｒａｖｉｔｙｃｕｒｒｅｎｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ
上海交通大学博十后出站报告
第一章ＳＩＭＰＬＥ算法概述

飞机设计优化中流场数值模拟方法的研究及应用创新

飞机设计优化中流场数值模拟方法的研究及应用创新引言：飞机设计优化是现代航空工程中的重要研究领域之一。

在飞机设计阶段，通过模拟流场数值，可以提供对飞机的空气动力学性能进行准确评估的有效工具。

本文将对流场数值模拟方法在飞机设计优化中的研究与应用进行深入探讨，旨在探索创新的方法以提高飞机设计效率和性能。

一、流场数值模拟方法的概述流场数值模拟是一种基于计算流体力学（CFD）的技术，通过离散方程组的求解，得到模拟自由空气中的速度、压力、温度等物理量的数值解。

流场数值模拟方法的基本原理是通过数值计算来模拟真实流体运动的物理现象。

二、流场数值模拟方法在飞机设计优化中的应用现状1. 飞行器气动性能预测流场数值模拟方法可用于预测飞行器在不同飞行状态下的气动性能。

通过改变飞行器的几何形状和工况参数，可以预测其升力、阻力、升阻比等性能指标，为飞机设计提供重要的依据。

2. 空气动力学优化设计在飞机设计的过程中，通过优化飞机的气动外形，可以减少阻力、提高升力、改善飞行稳定性和操纵性。

流场数值模拟方法可以高精度地评估不同设计方案的气动性能，为优化设计提供指导。

3. 结构强度分析除了考虑飞机的气动性能，流场数值模拟方法还可以用于分析飞机在飞行和地面操作时所受到的各种载荷，如空气动力载荷、惯性载荷、操纵系统载荷等。

这对于飞机的结构强度和寿命评估非常重要。

三、流场数值模拟方法的研究进展1. 网格生成技术的改进网格生成是流场数值模拟的基础，良好的网格质量对数值模拟结果的准确性和稳定性至关重要。

近年来，研究人员通过改进传统网格生成算法和开发自适应网格生成技术，提高了数值模拟的效率和准确性。

2. 数值模拟算法的发展为了提高数值模拟的计算效率和准确性，研究人员不断改进传统的数值模拟算法，并提出了一些创新的算法。

例如，基于稳定性的数值模拟方法、并行计算技术等，可以有效地缩短数值模拟的计算时间，同时减小数值模拟误差。

3. 模型与物理效应的改进为了更准确地模拟飞机的流场现象，研究人员通过改进数学模型和物理模型，考虑了更多的气动效应，如湍流、化学反应、燃烧等。

一种加速SIMPLE算法迭代收敛的方案及其在河道平面二维水流计算中的应用

摘要：一种加速ＳＭＰＥ算法迭代收敛的方案是把ＳＭＰＥＩＬＩＬＲ与ＳＭＰＥＩＬＣ两种算法结合起来，压力值通过求解压力Ｐｉｏｏｓｎ方程获得，速度修正值计算式也考虑到了邻点速度修正值的影响。对该方案给出了详细的求解步骤，并通过对长江ｓ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＡｎｉｒｖｍｅｔｏｈＩＬｌｏｔｍｓｐｏｏｅｙｃｍｂｎＩＬｎＩＬＣｍｐｏｅｎｆｔｅＳＭＰＥａｇｒｈｉｒｎｉｐｏｅｅｔｏｅＳＭＰｍｒｖｍｎｆｔＩｈＬＥｇｒｔｍｎｓａｐｉａｉｎＡｌｏｉｈａｄｉｐｌｔｔｃｏ
ｉ一Ｄａｈｍａｉｓｍｏｌｏｔｒｆｏｎ２ｍｔｅｔｃｄｅｆｗａｅｗｌ
ａｇｒｈｌｏｉｍ．Ｄｅａｌｄｐｏｅｓｏｈｍｐｏｅｇｒｔｍｓｐｏｏｅｎｔｉａｅ．Ｎｕｒｃｌｅｐｒｍｅｔｏｈｔｔｉｒｃｓｆｔｅｉｒｖｄａｏｈｉｒｐｓｄｉｈｓｐｐｒｅｌｉｍｅｉａｘｅｉｎｎｔｅ
ＫｅｒｓＩＬｌｏｉｍ；－ｕｅｔｍａｈｍａｉａｄｌａｃｌｒｔｏｖｒｅｃｙｗｏｄ：ＳＭＰＥＲａｇｒｔｈ２Ｄｃｒｎｔｅｔｌｃｍｏｅ；ｃｅｅａｅｃｎｅｇｎｅ
ＳＭＰＥ（ｅ —ＩｌｉＩＬＳｍｉｍｐｉｔｃＭｅｈｄｏｒｒｓｕｅｔｏｆＰｅｓｒ
中游安庆河段平面二维水流流场的计算，将该方案与ＳＭＰＥ，ＳＭＰＥＩＬＩＬＣ，ＳＭＰＲ算法进行了对比。结果表明：该方案有ＩＬＥ着更好的收敛特性，并且能节省数值计算的时间。关键词：ＳＭＰＥ算法；平面二维水流计算；加速迭代ＩＬ

SIMPLE算法解析

SIMPLE算法
By 刘昇
SIMPLE
SIMPLE：Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equation/求解压力耦合方程的半隐方法 Patankar和Spalding与1972年提出这种算法提出不久很快就成为计算不可压流场的主要方法，随后这一算法以及其后的各种改进方案成功的推广到可压缩流场计算中
平均N-S方程：模型可根据所采用的微分方程数进行分类为：
零方程模型、一方程模型、两方程模型、四方程模型、七方程模型等。
湍流模型选取
湍流模型选取的准则：流体是否可压、建立特殊的可行的问
题、精度的要求、计算机的能力、时间的限制。 FLUENT软件中提供以下湍流模型：
Spalart-Allmaras 模型 k-ε模型 3 k-ω模型雷诺应力模型（RSM）
对于多相流动中的，欧拉系列模型（欧拉欧拉模型、mixture
模型和VOF模型）推荐PISO算法，其中VOF模型强制使用 PISO算法，以保证计算的收敛性
对于复杂网格特别是网格的扭曲度较大时也推荐PISO模型
湍流/紊流
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。
湍流流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都随时间与空间发生随机的变化。从物理结构上说，湍流是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动，这些漩涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。大尺度的涡旋主要是由流动的边界条件所决定，其尺寸可以与流场的大小相比拟，是引起低频脉动的原因；小尺度的涡旋主要是有粘性力所决定，其尺寸可能只有流场尺度的千分之一量级，是引起高频脉动的原因。大尺度的涡旋破裂后形成小尺度涡旋。较小尺度的涡旋破裂后形成更小尺度的涡旋。大尺度的涡旋不断地从主流获得能量，通过涡旋间的相互作用，能量组建向小的涡旋传递。最后由于流体粘性的作用，小尺度的涡旋不断消失，机械能就转化（或称为耗散）为流体的热能。同时，由于边界作用、扰动及速度梯度的作用，新的涡旋又不断产生，这就构成了湍流运动。

非定常流动计算的piso算法

非定常流动计算的piso算法
1、适用于各种计算机流体力学软件的流场模拟,包括FlowFlowProfessional (CFX)、FluidMaster3D、Fluent8.5及其以上版本、Fluflow2.0和Flume2.0等。

2、可求解不同流态下非定常流动问题,包括低雷诺数、高雷诺数及高黏度流体中的层流与湍流运动,可进行不同流体间的混合。

3、可求解非定常流动问题,包括二维或三维有限差分法、有限元法、有限差分有限体积法、格子Boltzmann 方程法及多相流模型的相平衡计算,还可计算热传导及热扩散,以及在非定常条件下的燃烧过程等。

4、可处理空气、水、油、泥浆及塑料等多种流体介质。

SIMPLE算法解析

SIMPLE算法解析SIMPLE（SIMulated Programming Language）是一种简单且易于理解的编程语言，用于教学和演示。

它并不是一种专门用于实际项目的编程语言，而是一个面向初学者的工具，旨在帮助他们理解编程原理。

下面对SIMPLE算法进行解析。

1.基本概念：2.源码实例：下面是一个简单的SIMPLE程序示例，用于计算前n个自然数的和：```JMP10LADA,0LADB,1ADDA,BLADB,1SUBC,BJMNC,4OUTAHLT```该程序分为以下几个部分：3.程序解析：a.第一行"JMP10"是跳转指令，将程序的执行跳转到标号为10的地址。

这里是用来跳过下面的数据段。

b. 第二行 "LAD A, 0" 将寄存器A的值设置为0。

LAD是 load 的缩写，意味着将一个数据加载到寄存器中。

c.第三行"LADB,1"将寄存器B的值设置为1d.第四行"ADDA,B"将寄存器A和B中的值相加，并将结果存入寄存器A中。

e.第五行"LADB,1"将寄存器B的值重新设置为1f.第六行"SUBC,B"用寄存器B的值去减寄存器C的值，并将结果存放在寄存器C中。

寄存器C的值在程序开始时，会被设置为n，即要计算前n个数的和。

g.第七行"JMNC,4"是一个条件分支指令，如果寄存器C的值小于等于0，那么跳转到标号为4的地址（即结束程序）。

h.第八行"OUTA"输出寄存器A中的值。

i.最后一行"HLT"是停止指令，表示程序执行结束。

4.程序执行：程序的执行从第一行开始，依次执行每条指令。

在上面的示例中，开始时会跳过第一行，直接执行第二行到第八行的指令。

其中，第四行和第六行是循环结构的关键，它们重复执行直到寄存器C的值小于等于0。

openfoam中simple和pimple算法

在众多的CFD（计算流体力学）软件中，OpenFOAM 是一个非常受欢迎的开源软件，它具有强大的求解能力和灵活的建模方式。

在OpenFOAM 中，simple 和 pimple 算法是两个常用的求解器，它们在不同情境下有着不同的应用。

本文将深入探讨这两种算法的原理、特点和适用范围，帮助读者更全面地了解它们。

1. simple 算法simple 算法是 OpenFOAM 中最基本的求解器之一，它采用的是迭代求解的方式。

在每一个时间步内，该算法只进行一次迭代计算，然后将结果直接应用于下一个时间步的计算。

这种直接的计算方式使得simple 算法在求解速度上有着明显的优势，尤其在处理流动相对简单的情况下效果更佳。

简单来说，simple 算法适合处理流动相对稳定、速度场分布均匀的情况，例如一些简单的通道流、管道流等情况。

在这些情况下，simple 算法可以快速、高效地得到结果，是一个很好的选择。

2. pimple 算法pimple 算法是 OpenFOAM 中另一个较为复杂的求解器，它采用了逐步求解的方式。

在每一个时间步内，pimple 算法先进行一次瞬态的预扫描，然后进行几次迭代计算，最后进行一次瞬态的修正，从而得到结果。

这种逐步求解的方式使得 pimple 算法在处理流动复杂、速度场变化较大的情况下更为稳健。

pimple 算法适合处理流动相对复杂、速度场分布不均匀的情况，例如湍流流动、非稳态流动等情况。

在这些情况下，pimple 算法可以更准确地捕捉流动的特征，得到更可靠的结果，是一个很好的选择。

simple 和 pimple 算法在 OpenFOAM 中有着不同的应用场景。

simple 算法适合处理相对简单、稳定的流动情况，能够快速得到结果；而 pimple 算法适合处理相对复杂、变化较大的流动情况，能够更准确地捕捉流动特征。

根据实际问题的复杂程度和求解要求，选择合适的算法将有助于提高计算效率和结果准确性。

第六章流动问题(SIMPLE算法的发展和改进)-8

危及收敛
动量方程不满足连续方程满足动量方程满足连续方程满足
SIMPLE算法，无松弛
第六章流动问题———SIMPLE算法的发展和改进
动量方程满足连续方程不满足动量方程不满足连续方程不满足动量方程不满足连续方程不满足
延缓收敛
动量方程不满足连续方程不满足
动量方程满足连续方程满足
0
第六章流动问题———SIMPLE算法的发展和改进
0 r 0r 0 0r 0r ed e A e (p 0 p ) d A ( p p P E w w w W P ) 0 r 0r 0 0r 0r nd n A n (p 0 p ) d A ( p p P N s s s S P ) 0r 0r 0 0r 0r td0 A ( p p ) d A ( p p t t P T b b b B P ) 0 0 0 0 0 ( e u e Ae wu0 w A w n v n A n s v s A s t w t A t b w t A t )
SIMPLE算法，有松弛
用不协调的初始速度场和压力场所启动的迭代过程也要付出收敛进程被延缓的代价假定速度场
第六章流动问题———SIMPLE算法的发展和改进
计算动量差分方程的系数和源项假定压力场
求解动量差分方程，获得新的速度场
这样互不关联的随意假定的初始速度场和初始压力场协调性的好坏会给我们后面的收敛进程产生很大的影响
第六章流动问题———SIMPLE算法的发展和改进
2 压力方程
aeue aenuen be (p P pE )Ae
a wu w a wn u wn bn (p W p P )A w

基于计算流体动力学的机械结构外部流场模拟与优化设计

基于计算流体动力学的机械结构外部流场模拟与优化设计基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）的机械结构外部流场模拟与优化设计是一种利用数值计算方法对流体力学进行计算和模拟的技术。

它可以通过模拟真实环境中的流场，帮助工程师评估流体在具体结构上的作用，并优化设计，以提高结构的性能和效率。

一、CFD在机械结构中的应用CFD技术的应用领域非常广泛，涉及到航空航天、汽车、建筑、能源等各个领域。

在机械结构中，CFD可以帮助工程师分析和优化不同的流动问题，如空气动力学、水力学、传热学等。

以飞机设计为例，CFD可以模拟机翼表面的气动特性，如升力和阻力的分布情况。

通过调整机翼的几何外形，优化结构形状，可以提高飞机的升力系数，减小阻力，从而提高燃油利用率和飞行性能。

二、CFD模拟的流程CFD模拟一般包括几个基本步骤：前处理、求解器设置、求解和后处理。

前处理阶段主要包括建立几何模型、设置边界条件和网格划分。

求解器设置阶段涉及选择适当的求解器和数值算法，并设置物理参数。

求解阶段是CFD模拟的核心，它基于数学模型和计算方法对流场进行数值求解。

这一阶段需要通过数值方法来解决流体动力学方程组，以获取流场的数值解。

最后是后处理阶段，通过分析数值结果和流场信息，得出结论和建议。

后处理可以包括可视化流场、提取流场数据和评估设计方案等。

三、机械结构优化设计方法在机械结构的优化设计中，CFD可以与其他优化方法相结合，如遗传算法、粒子群算法等。

通过优化算法和CFD相结合，可以自动搜索最佳设计方案，使得结构在流场中表现出最佳性能。

优化设计方法可以涉及多个设计变量和约束条件，如结构的几何形状、材料性能和边界条件等。

通过多次CFD模拟和优化迭代，可以找到最佳设计方案。

这种基于CFD的优化设计方法可以减少试验成本和时间，并提高设计的效率和准确性。

同时，它也为工程师提供了一种全新的设计思路，使得设计过程更加科学化和系统化。

计算流体力学simple算法

计算流体力学Simple算法1.概述计算流体力学是研究流体运动的一门学科，它的应用范围非常广泛，涵盖了航空航天、能源、环境等多个领域。

Simple算法是计算流体力学中常用的一种简单算法，它可以用于求解流动问题的速度场和压力场。

本文将介绍Simple算法的基本原理、算法流程和应用。

2.基本原理Simple算法是一种基于有限体积法的迭代算法，用于求解流体力学中的Navier-Stokes方程。

它采用的是一个迭代求解压力修正方程和速度修正方程的过程，通过多次迭代，最终得到流体速度场和压力场的数值解。

3.算法流程Simple算法的具体流程如下：步骤一：初始化速度场和压力场，设定收敛准则和迭代次数。

步骤二：根据初始速度场和压力场，计算出流体的质量流率。

步骤三：求解压力修正方程，更新压力场。

步骤四：根据修正后的压力场，求解速度修正方程，更新速度场。

步骤五：检查收敛准则，若未满足则继续迭代，直到满足收敛准则为止。

步骤六：输出最终的速度场和压力场。

4.应用Simple算法适用于各种流动问题，如管道流动、湍流流动等。

它在工程实践中有着广泛的应用，可以用于设计飞机、汽车、船舶等流体力学性能优化的计算模拟。

Simple算法还可以用于求解自然界中的流体现象，如海洋环流、空气动力学等领域。

5.总结Simple算法作为计算流体力学中的一种简单且有效的算法，在工程和科学研究中有着重要的应用价值。

通过本文的介绍，读者可以对Simple算法有一个初步的了解，希望能对相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。

下面是针对Simple算法的进一步扩展和讨论：6. Simple算法的优缺点Simple算法具有如下优点：- 算法简单易懂，易于实现和使用。

- 对于一些中小规模的流体力学问题，Simple算法的计算效率较高，能够快速求解。

- 由于Simple算法的收敛速度通常较快，对于某些较为简单的流动问题，可以在较少的迭代次数内得到满意的结果。

速度场计算-SIMPLE算法

在离散化方法上，simple算法采用有限体积法或有限差分法，将连续的流体域离散成一系列控制体或网格单元。
02
算法原理
流体动力学基础
01
02
03
流体
指在重力的影响下能够流动的物质，包括液体和气体。
流体动力学
研究流体运动规律和现象的学科。
流场
流体在空间中的运动状态可以用流场来描述，流场由流速、压力、密度等参数构成。
改进方向
提高稳定性
针对稳定性问题，可以通过改进算法或采用更精确的离散化方法来提高计算的稳定性。
减小数值耗散
为了减小数值耗散，可以优化算法中的离散化方法，提高计算精度。
优化初始条件设置
针对初始条件敏感的问题，可以通过优化初始条件的设置来提高计算结果的准确性。
05
应用案例
流体机械内部流场模拟
总结词
SIMPLE算法的核心思想是采用半隐式方法处理动量方程，将压力耦合方程中的压力梯度隐式处理，而速度则采用显式处理。
该算法基于压力修正方法，通过求解压力耦合方程来得到流场中的速度和压力分布。
通过迭代求解压力耦合方程，逐步修正流场中的速度和压力分布，最终得到收敛的流场解。
03
算法实现
网格生成Biblioteka 对未来研究的建议进一步优化算法性能，提高计算精度和稳定性，以满足更复杂、更高要求的流场计算需求。
拓展该方法在多领域的应用，如航空航天、海洋工程、环境科学等，以充分发挥其在
流场分析中的潜力。
深入研究流场特性与算法性能之间的关系，为算法的进一步改进和优化提供理论支持和实
践指导。
感谢观看
THANKS
速度场计算-simple 算法

基于可压缩SIMPLE算法的叶栅通道湍流流场的数值模拟

ａｄＣｃｅｅｅｌｙｄｔｉｃｅｉｅｔｅｃｎｅｔｅｔａｓｏｔｔｒｎｅｉｅｅｔｇｉｉｒｕｉｇｎＵＩｓｈｍｅａｍｐｏｅｏｄｓｒｔｈｏｖｃｉｒｎｐｒｅｍｓｕｄｒｄｆｒｎｒｄｄｓｉｔ．Ｔｅａｒｅｎｒｚｖｔｂｎｈｇｅｍｅｔｂｔｅｎｔｅｃｃｌｔｄｎｍｅｉａｅｕｔａｄｅｐｒｍｅｔａａｏｔｅｕｒｃｅｕｔｖｉｂｅｉｉｒｔｒｏｄｅｗｅｈａｕａｅｕｒｌｒｓｌｎｘｅｌｃｓｉｎａｄｔｒｏｈｒｎｍｅａｒｓｌａａｌｌｎｌｅａｕｅｉｇｏ．ｌｉｌｓａｔｓＫｅｒｓ：ｏｃｎｒｌｄｅｕｔｎ；ｉｅｅｃｔｏｇｉｉｔｉｕｉｇ；ｕｅｉａｉｌｔｎｙｗｏｄｆｗ－ｏｔｏｌｑａｉｄｆｒｎｅｍｅｈｄ；ｒｄｄｓｒｂｔｌｅｏｎｎｍｒｃｌｓｍｕａｉｏ
关键词：流动控制方程；差分格式；网格分布；数值模拟分类号：Ｈ５Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：０ —８４２０）４０６－３１１５８（０７０－６００２
ＮｕｒａｎｅｔａｉｎｏｕｂｌｎｌｗｆｒＣｓａｅＰｓａｅＢｓｄｍｅｃｌＩｖｓｇｔｆＴｒｕｅｔＦｏｏａｃｄａｓｇａｅｉｉｏｏｏｒｓｉｌＩＬｒｔｍｅｉｎＣｍｐｅｓｂｅＳＭＰＥＡｈｔｉｃ
周红梅，苏莫明，任雄

simple算法讲解

simple算法讲解SIMPLE算法（Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations）是一种计算流体力学中广泛使用的求解流场的数值方法。

它于1972年由苏哈斯·帕坦卡与布莱恩·斯波尔丁提出，主要用于计算不可压流场。

SIMPLE算法的核心在于通过“先猜想后修正”的方法得到压力场，并求解离散化的动量方程（纳维－斯托克斯方程）。

以下是SIMPLE算法的具体步骤：1.初始化：给定初始压力场或上一次迭代得到的压力场，求解动量方程，得到一个预测速度场。

这个速度场一般不满足连续性条件。

2.压力修正：将预测速度场代入连续性方程，并利用对角线分解技巧，推导出压力泊松方程。

求解这个方程，得到一个新的压力场。

3.速度修正：将新的压力场代入速度修正方程，并利用对角线逆运算技巧，修正预测速度场，使之满足连续性条件。

4.迭代：检查修正后的速度场是否满足动量方程和收敛标准。

如果不满足，则返回第一步继续迭代；如果满足，则结束计算。

通过以上步骤，SIMPLE算法实现了对流场的高效求解，被广泛应用于流体动力学、气象预测、化工模拟等领域。

在实际应用中，SIMPLE算法通常与其他数值方法结合使用，以提高计算精度和稳定性。

同时，随着计算机技术的发展，SIMPLE算法也在不断优化和改进，以适应更复杂、更高精度计算的需求。

SIMPLE算法的优点主要包括以下几点：1.能够处理复杂几何形状和边界条件：SIMPLE算法能够适应复杂的流场几何形状和边界条件，从而模拟更真实的情况。

2.适用于求解不可压流场：SIMPLE算法主要用于求解不可压流场，这类问题在实际工程中非常常见。

3.计算效率高：相较于其他数值方法，SIMPLE算法的计算效率较高，能够快速得到流场的结果。

4.具有广泛的适用性：SIMPLE算法在计算流体动力学、气象预测、化工模拟等领域有着广泛的应用。

然而，SIMPLE算法也存在一些缺点：1.需要多次迭代才能收敛：为了得到准确的流场结果，SIMPLE 算法需要多次迭代计算，这增加了计算的时间成本。

基于某simple算法地流场模拟计算

1、问题描述图1为20℃的水在长度为150mm ，宽度为10mm 的管道中流动，流入管道速度为0.2m/s ，流出管道背压为1atm ，基于simple 算法对整个流场进行计算，计算管长100mm 处流速并与fluent 计算结果对比。

图1 流动系统流动计算：363650998.21/;1001.6110;998.210.21010Re 23001001.6110d mmkg m Pa s ud ρμρμ---===⨯⋅⨯⨯⨯==<⨯该流动问题为二维定常无内热源不可压缩层流流动。

2、控制方程离散在二维直角坐标系中，对流—扩散方程的通用形式为：()()()u S t x y x x y y ϕϕϕρϕϕϕρϕρυϕ∂⎛⎫∂∂∂∂∂∂⎛⎫++=Γ+Γ+ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭图2 网格编号针对本问题，其连续性方程和动量方程为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧∂∂-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=∂∂+∂∂∂∂-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=∂∂+∂∂=∂∂+∂∂y p y v y x v x y vv xvu x py u y x u x y uv xuu y v xu μμρρμμρρρρ)()()()(0)()( 交错网格下动量方程的离散：[][]()()n en en en es w s w s w s wn en eu s w s w p u u u dxdy v u dxdy dxdy u dxdy x y x x x u u dxdy S dxdyy y ρρ∂∂∂∂∂⎛⎫+=-+ ⎪∂∂∂∂∂⎝⎭⎛⎫∂∂++ ⎪∂∂⎝⎭⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰上式积分得到：()()1()()((2((e e w w n n s s w e e E P w P W n N P s P S C P P F u F u y F u F u x p p y D u u D u u D u u D u u S S u x y-∆+-∆=-∆+--+--+∆∆）-））-）+对流项采用一阶迎风格式，扩散项采用中心差分，() , () , () , () , w ew w w e e e WP PEn s n n n s s s PN SPy yF u y D F u y D x x x yF v x D F u y D y x μμρρδδμμρρδδ∆∆=∆==∆=∆∆=∆==∆=，，W E 1()2, 11 , 22()()1y()2P PW W E E S S N N W w w E e S s s N nn P W E S N e w n s W E a u a u a u a u a u p p y b a D F a D a D F a D F a a a a a F F F F b P P ⎧=++++-∆+⎪⎪=+=⎪⎪⎪=+=-⎨⎪=++++-+-⎪⎪⎪=∆-⎪⎩否是赋值：0p p *←假设一个速度初场（其它φ变量的初场是否需要视情况而定）假设一个压力场，即给定压力猜测值开始根据当前的已知量，计算动量离散方程等方程中的系数和常数项步骤1：依次求解动量离散方程********()()e e nb nb e P E n n nb nbn P N a u a u A p p b a v a vA p p b=+-+=+-+∑∑步骤2：根据速度,uv **求解压力修正方程P P W W E ES SN Na p a p a p a p a pb =++++''''''****[()()][()()]w e s n b u u y v v x ρρρρ=-∆+-∆'步骤3：对压力和速度进行修正*****()()e e e e e P E n n n n n P N p p p u u u u d p p v v v v d p p =+=+=+-=+=+-''''''' 步骤4：求解其他变量φ的离散方程（视需要进行）p pnb nb a a b φφ=+∑收敛否？结束赋值：000p pu uϕφ←←←TDMA 算法11212223232333434344454C D C D C D C φβφφαφβφφαφβφφαφ=-+-=-+-=-+-=1111n n n n n n nn n D C C βφφαφφ-+++-+-==在上式中，假定1φ和1n φ+是边界上的值，为己知。