奇效的计算读书报告.docVIP

上海大学2012～2013 学年冬季学期通识课读书报告 课程名称： 奇效的计算 课程编号： 0100L603 题 目: 计算流体力学的基本方法及其应用 姓 名: 学 号: 成 绩: 目录 摘要、关键词·······························3 什么是计算流体力学·······························4 CFD（计算流体力学）的基本方法·················4 计算流体力学的应用···························7 总结······································9 参考文献 摘要： 计算流体力学或计算流体动力学，英文Computational Fluid Dynamics，简称CFD,是用电子计算机和离散化的数值方法对流体力学问题进行数值模拟和分析的一个分支。　 计算流体力学是目前国际上一个强有力的研究领域,是进行传热、传质、动量传递及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于航天设计、汽车设计、生物医学工业、化工处理工业、涡轮机设计、半导体设计、HAVCR 等诸多工程领域，板翅式换热器设计是CFD 技术应用的重要领域之一。 关键词：计算流体力学 电子计算机 离散化 什么是计算流体力学 以下是我对计算流体力学概念的理解。计算流体力学( Computational Fluid Dynamics , 以下简称为CFD) 是基于计算机技术的一种数值计算工具, 用于求解流体的流动和传热问题。它是流体力学的一个分支, 用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程, 并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关数据。CFD 最早运用于汽车制造业、航天业及核工业, 用离散方程解决空气动力学中的流体力学问题。 这里是CFD的简要概述。CFD 计算相对于实验研究, 具有成本低、速度快、资料完备、可以模拟真实及理想条件等优点。20 世纪60 年代末, CFD 技术已经在流体力学各相关行业得到了广泛的应用。 CFD（计算流体力学）的基本方法 CFD有多种计算方法，而主要有三种: 差分法、有限元法、有限体积法。计算流体力学是多领域交叉的学科, 涉及计算机科学、流体力学、偏微分方程的数学理论、计算几何学、数值分析等学科。这些学科的交叉融合, 相互促进和支持, 也推动着这些学科的深入发展。 以下是我从阅读过程中总结的CFD几点优势： (1) 可以更细致地分析、研究流体的流动、物质和能量的传递等过程; (2) 可以容易地改变实验条件、参数, 以获取大量在传统实验中很难得到的信息资料; (3) 整个研究、设计所花的时间大大减少; (4) 可以方便地用于那些无法实现具体测量的场合, 如高温、危险的环境; (5) 根据模拟数据, 可以全方位的控制过程和优化设计。 当我们着手研究一项课题时, 我们首先需要建立模型: 根据相关专业知识将问题用数学方法表达出来。然后就是如何利用CFD 软件, 对问题进行求解、分析。整个CFD 处理过程大致包括三个部分: 几何模型 划分网格 前处理 一般结构 求解器 A确定CFD方法的控制方程 B选择离散方法进行离散 C选用数值计算方法 D输入相关参数 A速度场温度场的 后处理 B计算机可视化 我们在利用CFD 软件处理问题时, 采用什么样的网格形式、坐标形式、网格密度及湍流模型都是需要研究者慎重考虑的。应在能保证模拟准确度、精确度的前提下, 尽可能地选用简单的方法和模型。这样不仅可以简化问题, 而且可以节约计算机资源, 减少计算时间。随着CFD 在工程技术中应用的推广, CFD 也逐渐软件化、商业化。这些软件能方便地处理工程技术领域内的各种高难度复杂问题, 因而极具吸引力。然而CFD 软件在食品中的应用还没有很成熟, 有必要在计算精度、功能的强化、计算的效率、收敛性和操作的简单化等方面作进一步的完善。CFD 商业软件中既有通用的也有作为特殊用途的专业软件, 而且这些软件大多数都能在一般高性能计算机的UNIX 、LINUX 、WINDOWS 操作系统上运行, 这为这些软件的推广使用打下了良好的基础。本人正学习软件工程，对于CFX，FLUENT，PHOENICS的CFD软件很有兴趣。这些软件多为商业软件并不是十分完善，然而大多软件都在性能上作了很大的