流体力学中的数值模拟

喷流干扰与控制
5
4
R
3
2
1
0
0
1
2
3
4
5
X
国家计算流体力学实验室 National Laboratory for Computational Fluid Mechanics
尖头细长体
Y X
Z
国家计算流体力学实验室 National Laboratory for Computational Fluid Mechanics
什么是计算流体力学
计算流体力学是利用高速电子计 算机，通过求解描述流体流动的 控制方程，得到流场中各种物理
量的分布。
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流体力学三种研究方法的发展历史
流体力学三种研究方法之间的关系
流体力学中的 数值模拟
吴颂平
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流体力学
流体力学研究流体的各种流动现象 （流场）。为此，首先要设法得到 流场中各种物理量（压力、速度、 密度、温度等）的分布，才能分析 和研究它们的变化规律。
无人机（外形与网格）
Frame 001 10 Dec 2002 title
Z
X
Y
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无人机（压力分布）
Frame 001 24 Mar 2003 title
计算流体力学中的主要方法
有限差分法 有限体积法 有限元法 谱方法
……
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计算流体力学的应用
航空航天 工业制造 舰船 汽车 发动机 土木工程 环境工程
石油化工
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2.5
2
2
1.5
1.5
Y
Y
1
1
0.5
0.5
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
X
X
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图－154（外形与网格）
Y X Z
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升力体（外形与网格）
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升力体（温度分布）
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流体力学的研究方法
理论流体力学 实验流体力学 计算流体力学
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4. 跨大气层飞行器的数值模拟
Y
简化外形
X
Z
高 度：20公里
马赫数：20
功 角：20°
等压线
等温线
Y X
Y X
Z
Z
等马赫线
氧原子质量分数
Y X
Y X
Z
Z
Fra Baidu bibliotek
弹－筒分离轨迹
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谢谢！
升力体（截面等压线）
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升力体（截面流线）
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钝头体（网格与温度分布）
1
1
0.5
0.5
0
0
Y
-0.5
-1
Y
0 0.5 1 1.5 2 2.5
-0.5
-1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
X
X
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二维进气道（网格与等马赫线）
2.5
Z
X
Y
Static Pressure 9758.52 9303.3 8848.08 8392.86 7937.64 7482.42 7027.2 6571.98 6116.76 5661.54 5206.32 4751.1 4295.88
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计算流体力学的要素
离散化 1. 流场的离散化 — 网格生成 2. 方程的离散化 — 计算格式
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