第一章 cfd的基本原理-2010.ppt

* 为什么要学习CFD 流体力学的三种研究方法 17世纪，实验流体力学（法国和英国) 18和19世纪，理论流体力学（欧洲） 20世纪70年代 试验 CFD 理论 * 作为研究工具的CFD 数值风洞（Numerical Wind Tunnel） 风载荷－圆屋顶（Smooth and Rough Domes） Dome of the Rock Jerusalem, 684 AD ^ Taj Mahal, Agra India 1631-1641 * 作为研究工具的CFD St. Peter’s Rome 1546-1564 北京国家大剧院 * Velocity Contours: Umax = 15 m/s 作为研究工具的CFD Wind-Tunnel Initial Conditions 20 m 2 m 1.8 m Grid: 86,000 cells Z = 1m Z = 0.8 m ASCE 7-98C Windtunnel * Grid Systems: One and Two Domes 18,000 Cells 33,000 Cells 16,400 Cells 43,000 Cells * 12,800 cells Grid Systems: One and Two Domes * Hemisphere Grids Boundary layer Hex Grid Boundary layer Tet Grid * Single Dome Comparisons: Pressure Profiles * Single Dome Comparisons: Reynolds Number Variation Reynolds Number = (U H/?) = 185,000 Reynolds Number = (U H/ ?) = 1,440,000 Conclusion: No significant difference * Double Dome ComparisonsApproach wind at 90o * Surface Pressures: Angles 0o, 45o 90o * Cp Contours: numerical Cp Contours: experimental Pressure Coefficient Contours: Experimental vs Numerical: Approach wind at 0o * 作为设计工具的CFD * 作为设计工具的CFD * 作为设计工具的CFD * 作为设计工具的CFD * 作为设计工具的CFD * CFD应用实例 - Automobile * CFD应用实例 - Aerospace * CFD应用实例 - Chemical Furnace Nox Reduction * CFD应用实例 – Civil Engineering Lower Monumental Dam Forebay * CFD应用实例 - Multi-scale CFD applications Eye ~ 10-5m Turbine Blade ~ 10-2m Aircraft Engine ~ 1m Oil Reservoir ~ 103m Ocean Flow ~ 105m Binary Stars ~ 1012m * 计算方法 高精度、高分辨率的计算方法 并行算法 遗传算法 无网格算法 CFD研究范围 * CFD研究范围 计算物理模型 新的湍流模型 多相流模型 化学非平衡问题 太阳风问题 * CFD研究范围 网格技术 网格与流动特征的相容性：对于某些复杂流动问题, 如果使用传统的网格技术, 无限加密网格, 就可能使计算结果失真, 此时就要求有构造与特征相适应的网格, 例如在涡的周围镶嵌锥形网格。 分块网格以及混合网格技术：分块网格主要用于处理复杂几何形式, 也用于并行计算。 混合网格技术包括矩形网格和非结构网格的混合使用。 * 应用领域拓展研究 生物力学、生物医药 航天航空，环境污染 多相流动、微型机械流动 电子技术 高速火车 高速船舶 CFD研究范围 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第一章 计算流体动力学的基本原理 什么是CFD 为什么要学习 CFD 作为研究工具的CFD 作为设计工具的CFD CFD应用实例 CFD研究范围 * CFD是英文Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称。 CFD是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。 CFD相当于虚拟地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。 什么是CFD *