Вычислительная гидродинамика

1. Стадии формирования вычислительной гидродинамики
2. Ключевые цели вычислительной гидродинамики
3. Использование вычислительной гидродинамики

Основанием каждого изучения в области вычислительной гидродинамики считается правильное определение основных формул гидродинамики либо газовой динамики, в частности:

• Формулы сбережения внутреннего импульса.
• Формулы пространственной неразрывности.
• Формулы сбережения энергии.
• Формулы действительного состояния (для газообразных веществ).

В зависимости от необходимых целей, среды часто анализируются как сжимаемые либо несжимаемые. При несжимаемых средах все уравнения в существенной степени становятся упрощёнными. Указанные выше формулы главным образом обрисовывают приближённый образ течения среды, обладающая возможностью дополнения иными уравнениями для учета перенесения физических веществ, учета химических неупорядоченных реакций, учета многофазного пространства электрических и магнитных взаимных воздействий.

Из упомянутых положений в итоге собирается представление дифференциальных нелинейных уравнений второго уровня. Структура обладает исключительно аналитическим разрешение в существенно несложных ситуациях, в том случае, если числа Рейнольдса для задачи маловато, а геометрия несложная. Для более обширного спектра технологических и природных явлений задачу можно разрешить численно тогда, когда находящиеся в формуле производные изменить на результирующие разности, которые сформированы на небольших временных и пространственных промежутках. Присутствуют различные методики разрешения представлений формул, к примеру, такие:

• Методика конечных объёмов и разностей.
• Методика результирующих элементов.
• Методика сглаженных элементарных частиц.
• Методика с использованием функции распределения вероятности.

Стадии формирования вычислительной гидродинамики

Развитие механики в XVII столетии стало предпосылкой создания вычислительных устройств и аппаратуры, которые используют механический принцип вычислений. Такие устройства сооружались на механических элементах и обеспечивали автоматическое перенесение старшего разряда.

Концепции о формировании инженерной моделировки в вычислительной гидродинамике создаются и формируются в масштабах промышленности большими национальными предприятиями. Из-за предположения к действующим вычислительным средствам, формирование данной научной деятельности осуществлялось главным образом благодаря научным и исследовательским прожектам для обороны и космоса, но со временем всё большая заинтересованность начала выражаться и всеобщим промышленным производством. Сегодня учёные подчёркивают три ключевые стадии формирования вычислительной гидродинамики:

• Первая стадия. Заинтересованность в коммерции в 70-ые годы прошлого столетия.
• Вторая стадия. 90-ые годы прошлого века. Возникновение средств вычисления в подразделениях конструкторов и инженеров на предприятиях промышленности, а также научно-исследовательских институтах.
• Третья стадия. Начало XXI столетия и по настоящее время. Вычислительная гидродинамика превращается в свойственный и важнейший инструментарий процессов проектировки практически всех изделий.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Специфические свойства первой стадии в формировании гидродинамики вычислительных средств, уходящего корнями в прожекты исследований под администрированием британского учёного профессора Дадли Брайан Сполдинг, отца вычислительной гидродинамики стали: незамысловатый и не сильно удобный интерфейс пользователя для введения данных, рудиментарная графика и довольно несложные вычислительные средства.

Всё это существенно лимитировало максимальные величины образцов. Данная лимитированная локализация обусловили к необходимости существенных пользовательских требований относительно проектировки геометрической и физической деятельности. Так появился совокупный анализ извлечённой информации, а контроль итогов моделирования обязательно присутствовал в стадии производственного процесса.

Представление второй стадии приоткрыла совсем новейшие возможности экономики. Поскольку вычислительная гидродинамика первый раз произвела охват намного большего количества пользователей, имеющих задачи промышленности, а также опытность их последующего разрешения. В том числе, это стадия, когда инженерный состав работников промышленности был в состоянии без вспомогательных познаний вычислительных методик и, не обладая практическим опытом с этой структурой, применять принципы моделировки в роли основного инструментария проектировки изделий.

Осуществляя формирование гидродинамики вычислительных средств третья стадия, обеспечила пользователей из иных сфер деятельности возможностью выхода на совершенно новейший уровень, предоставив экономике инновационные методики. Сегодня область вычислительной техники всё больше обновляется за счёт передовых и нестандартных подходов в данной сфере.

Ключевые цели вычислительной гидродинамики

Рисунок 1. Гидродинамика.

Выбор пути к разрешению целей вычислительной гидромеханики не постоянно считается несомненным. Присутствует большое число разных методик, разделяющихся по-простому на три категории:

• Эйлеровы – расчёт производится на неподвижной сетке.
• Лагранжевы – сетка перемещается совместно с элементами среды.
• Гибридные пути, соединяющие достоинства методик обеих категорий.

При разрешении задач гидравлической упругости преимущественными считаются лагранжевы и гибридные методики, так как, сфера, которая занята жидкостным либо газообразным веществом, меняется на всех шагах расчёта. Её форма находится в зависимости от искажения и передвижения обтекаемых частиц, определяющихся существующими на них гидродинамическими нагрузками.

Присутствует очень узкая, но довольно необходимая практически категория задач, которая предполагает чёткую моделировку течений с небольшими дозвуковыми скоростями. Тогда воздействием сжимаемости среды возможно в результате и проигнорировать. Когда сфера, где завихрённость отличается от нулевого значения, относительно мала (что обыкновенно встречается при моделировке обтекания физических объектов снаружи), тогда для разрешения данных задач возможны в особенности эффективные сточные лагранжевы вихревые методики.

Проблемам форсирования вычислений в вихревых методиках посвящается существенного число трудов. Ключевые подходы к увеличению скорости подсчёта – это применение приближённых скоростных методик и алгоритмов параллельного вычисления с использованием инновационных методик.

При произведении расчётов на практике в зависимости от вычисляемой задачи возможно представление заинтересованности как нестационарного поля скоростей среды и поля давления в среде, так и разделение давления по обтекаемому сечению, в том числе, интегральные величины воздействующих на сечение со стороны нагрузочного потока – лобового сопротивления, подъёмной силы, а также аэродинамического момента.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Использование вычислительной гидродинамики

Вычислительная техника применяется для осуществления числительных расчётов, а также в автоматических либо автоматизированных информационных и производственных системах.

Вычислительная гидродинамика первоначально формировалась для разрешения непростых задач аэрокосмической промышленности. Производился тщательный расчёт камер сгорания двигателей для ракет, учитывались практически все физические и химические явления при обтекании главных составляющих боевых головок, а также энергии сверх звуковых самолётов.

Присутствует определённый перечень вопросов, которые решаются благодаря методикам вычислительной гидродинамики с применением коммерческих проектов:

1. Автомобильная отрасль. Установление информации о сопротивляемости основного корпуса автомобиля перемещающемуся потоку воздуха. А также, стабильная вентиляция салона и под капотом, и проектировка горения топлива.
2. Аэрокосмическая отрасль. Тщательная моделировка обтекания ракетных установок и самолётов, пожарная безопасность салонов самолётов и вертолётов, а также моделировка физических и химических процессов в турбореактивных двигателях.
3. Технологии создания материалов. Проектировка литья пластмассовых и металлических форм, моделировка биологических и химических реакторных явлений.
4. Строительство. Тщательный расчёт нагрузок ветра на различные строения, а также установление всевозможных сопротивлений воздуховодов и водо-распределяющих устройств.
5. Энергетика. Учёт горелок для сжигания топлива в котельных установках, а также расчёт выбросов оксидов азота котельными установками.

Целиком, вычислительная гидродинамика несёт существенную роль в формировании технологического пространства. В том числе, использование этого направления в физической деятельности является важнейшим во время экстренных случаев, поскольку благодаря его методикам возможно моделировать ориентиры распределения загрязнённостей в воде и в воздухе, а также ликвидировать распространения пожарных ситуаций в лесных массивах и населённых пунктах.