力學(xué)在工程中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-07-14 07:50 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 幾何學(xué)、數(shù)值分析等學(xué)科。 CFD 模擬的目的是作出預(yù)測(cè)和獲得信息 , 以達(dá)到對(duì)流體流動(dòng)的更好控制。理論的預(yù)測(cè)出自數(shù)學(xué)模型的結(jié)果 ,而不是出自一個(gè)實(shí)際的物理模型的結(jié)果。數(shù)學(xué)模型主要是由一組微分方程組成 , 這些方程的解就是 CFD 模擬的結(jié)果。CFD 軟件是用來進(jìn)行流場(chǎng)分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)的專用工具 ,對(duì)大多數(shù)人來說 ,不必要掌握流體力學(xué)微分方程的求解以及對(duì)計(jì)算流體力學(xué)的深入研究 , 但在工作中又需要對(duì)某些具體的流動(dòng)過程進(jìn)行分析、計(jì)算和研究 ,由此計(jì)算準(zhǔn)確、界面友好、使用簡單 ,又能解決問題的大型商業(yè) CFD 軟件應(yīng)運(yùn)而生。CFD 軟件一般包括 3 個(gè)主要部分 : 前處理器、解算器、后處理器。常見的 CFD 軟件有 : FLUENT、 PHOENICS、CFX、 STAR CD 、 FIDAP 等。其中 FLUENT 由美國FLUENT 公司于 1983 年推出的 ,于 1998 年進(jìn)入中國市場(chǎng) ,據(jù)報(bào)道在同類軟件中 , 其世界市場(chǎng)占有率為40 % ,是目前功能最全面、適用性最廣、應(yīng)用最廣的軟件之一。計(jì)算采用有限體積方法 , 包含有結(jié)構(gòu)化及非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 2 個(gè)版本。速度與壓力耦和采用同位網(wǎng)格上的 SIMPLEC 算法。對(duì)流項(xiàng)差分格式納入了一階迎風(fēng)、中心差分及 QUICK 等格式。它的湍流模型包括 k ε模型、 Reynolds 應(yīng)力模型、 LES 模型、相變模型、離散相模型、多相模型、標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)等。在攪拌槽中的應(yīng)用攪拌槽由于其內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性 , 攪拌混合目前尚未形成完善的理論體系 , 對(duì)攪拌槽等混合設(shè)備的放大設(shè)計(jì) ,經(jīng)驗(yàn)成分往往多于理論計(jì)算。在工業(yè)實(shí)際中 ,特別是快速反應(yīng)體系或高黏度非牛頓物系 ,工業(yè)規(guī)模的反應(yīng)器存在不同程度的非均勻性 , 隨著規(guī)模的增大 ,這種不均勻性更加嚴(yán)重 ,經(jīng)驗(yàn)放大設(shè)計(jì)方法的可靠性受到前所未有的挑戰(zhàn) , 因此對(duì)攪拌槽內(nèi)部流場(chǎng)有必要進(jìn)行更深入的研究。自從 Harvey等用計(jì)算機(jī)對(duì)攪拌槽內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行二維模擬以來 ,近年來利用 CFD 的方法研究攪拌槽內(nèi)的流場(chǎng)發(fā)展很快 ,利用這種方法不僅可以節(jié)省大量的研究經(jīng)費(fèi) ,而且還可以獲得通過實(shí)驗(yàn)手段所不能得到的數(shù)據(jù)。Sun 等利用 CFD 的 k ε Ap 湍流模型對(duì)攪拌槽中的氣液兩
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