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不可压缩流动的SIMPLE算法和有限体积格子Boltzmann方法的计算性能比较研究开题报告

 2020-02-20 09:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1)研究目的

计算流体动力学简称cfd,是流体力学和计算机科学相互融合的一门新兴交叉学科,它从计算方法出发,利用计算机快速的计算能力得到流体控制方程的近似解。cfd兴起于20世纪60年代,随着90年代后计算机的迅猛发展,cfd得到了飞速发展,逐渐与实验流体力学一起成为产品开发中的重要手段。

不可压缩流动【10】是机械工程中常见的一类流动,针对该类流动的数值模拟,在cfd方法中主要有基于simple类的分离式求解方法、基于密度的可压缩流动耦合模式求解算法、投影类算法【15】以及基于格子boltzmann方程【1】的介观类数值模拟方法【1】。在这些方法中,simple算法【10】和格子boltzamnn【1】方法是应用最为广泛的两类算法。尤其是,近年来格子boltzamnn方法十分流行,已有逐渐成为不可压缩流动数值模拟的最主要方法的趋势。然而,simple算法和格子boltzamnn方法各有优点,由于缺乏对上述两种算法的性能优劣的比较研究,使得在工程应用和不可压缩流动的数值研究中,科研和工程技术人员面临着到底该如何选取合适的算法的问题。本项目旨正是针对该问题,通过对simple算法和有限体积格子boltzamnn方法的计算性能开展比较研究,揭示两种算法的优劣,为工程技术人员和科研人员提供参考。

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2. 研究的基本内容与方案

2.研究的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1)研究内容

a. 基于fluent软件,对 simple算法的性能开展数值研究。

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3. 研究计划与安排

1)2018.01---2018.03:

文献查阅与资料阅读,并翻译相关的英文资料;

2)2018.03---2018.04

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 郭照立,郑楚光. 格子boltzmann方法的原理及应用[m]. 科学出版社,2008.

[2] li w, luol-s. finite volume lattice boltzmann method for nearly incompressible flows onarbitrary unstructured meshes [j]. communications in computational physics,2016,20(2):301-324.

[3] 武频等. 有限体积格子boltzmann方法的算法改进及性能分析[j]. 计算机应用研究, 2012, 29(10):3706-3709

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