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不锈钢离心风机流体力学计算

不锈钢离心风机流体力学计算

计算流体力学过程是流体力学的数值模拟。即在计算机上实现一个特定的计算, 通过数值计算和图像显示履行一个虚拟的物理实验。数值模拟包括以下几个步骤。

首先, 要建立反映问题( 工程问题、物理问题等) 本质的数学模型,建立反映问题各量之间的微分方程及相应的定解条件;

其次寻求高效率、高准确度的计算方法;

再次编制程序和进行计算是整个工作的主体;

最后把数值计算结果以各式各样的图像和曲线形式输出。所有商业CFD 软件都包括预处理、运算和后处理三个主要部分。

预处理就是通过操作界面将流动问题输入CFD 程序, 然后将输入数据转换为适合运算部分使用的合适格式。预处理阶段的主要工作:

①定义有关的几何区域;

②生成网格;

③选择需要模拟的物理、化学模型;

④在与边界重叠或接触边界的单元定义适当的边界条件。经验表明,工程上 CFD 项目耗费的人工时间中超过 50% 用于定义计算域几何结构和网格生成。

运算大致上需要进行三个步骤:

利用简单函数形式近似表达未知的变量;

将近似式代入流动控制方程并离散化, 随后进行数学处理得到代数方程组;解代数方程组。有限差分法为使用最常用的数值方法,它以坐标线网格节点上的点样本描述未知流动问题的变量,多采用泰勒级数展开的截断式得到流动变量在一点导数的近似表达式, 其中用到这一点和相邻点的样本,在控制方程中用有限差代替这些导数后得到节点流动变量值的代数方程。

后处理领域也有大量开发工作,这包括区域几何结构和网格显示、矢量图、等值线图或阴影图, 二维、三维曲面图, 粒子踪迹图(又称脉线图或染色线图)、图像处理( 移动、旋转、缩放等)、彩色图像的存储、打印、输出,有些还能输出动态的动画。流体流动问题的物理现象是非常复杂的, CFD 软件产生的结果就可以形象地反映其中的物理( 或化学)过程。


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