Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования





Скачать 311.46 Kb.
НазваниеПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
страница3/12
Дата публикации21.11.2017
Размер311.46 Kb.
ТипПрограмма
100-bal.ru > Математика > Программа
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Введение


Вычислительная гидродинамика (Computational Fluid Dynamics, CFD) – ветвь гидромеханики, использующая численные методы и алгоритмы для решения задач движения потоков жидкостей или газов [1]. Результат решения подобного класса задач – ожидаемая скорость, плотность и температура потока для каждого участка потока.

Последние несколько лет наблюдается стабильный рост популярности методов вычислительной гидродинамики. В настоящий момент данные технологии применяются в множестве сфер производства, таких как: автомобилестроение, аэрокосмическая отрасль, создание компьютерной и биомедицинской аппаратуры. Этому факту есть несколько объяснений:

  • Методы компьютерной гидродинамики позволяют моделировать поведение разрабатываемого продукта до создания реального прототипа, что позволяет сэкономить на стоимости разработки.

  • Методы компьютерной гидродинамики позволяют получить наиболее точные экспериментальные данные, ведь во время стендовых испытаний датчики могут вносить определенные погрешности в итоговую картину распределения потоков.

  • Численные методы, лежащие в основе вычислительной гидродинамики, постоянно улучшаются с целью получения более точных результатов. Также скорость вычислений повышается, а их стоимость падает каждый год в соответствие с законом Мура, что делает моделирование еще более привлекательным по сравнению с реальным экспериментом.

На данный момент существует много коммерческих продуктов, разработанных для гидродинамического моделирования в 3D (Autodesk Simulation [2], ANSYS CFX [3]). Такие продукты позволяют достичь точных результатов в широком диапазоне исходных данных. В то же время, они не лишены недостатков:

  • Точные результаты требуют большого количества компьютерных ресурсов. Некоторые системы возможно запускать только на суперкомпьютерах.

  • Цена на данные системы достаточно высока для того, чтобы купить продукт в целях обучения

  • Так как область применения данных приложений очень широка, то оператору программы требуется иметь определенный уровень знаний в области гидродинамики.

Также на рынке существует несколько решений с открытым исходным кодом. Такие решения бесплатны, но и они не лишены определенных недостатков:

  • Приложения предоставляются «как есть». Чаще всего без развернутой документации и файлов справки.

  • В подобных решениях могут быть ошибки, приводящие к неверным результатам.

  • Большинство решений с открытым исходным кодом предоставляются в виде SDK, а не полноценных программ. Таким образом, они не готовы для использования конечным пользователем.

Целью выпускной квалификационной работы является создание кроссплатформенного приложения, моделирующего движение потоков газа или жидкости вокруг твердого тела, которое будет способно работать на маломощных компьютерах пользователей и не будет требовать от пользователя глубоких знаний в области гидромеханики.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

  • Изучить гидромеханику на уровне, достаточном для создания приложения

  • Изучить методы вычислительной гидродинамики;

  • Выбрать численный метод моделирования потока жидкости или газа

  • Выбрать средства разработки, в частности – кроссплатформенный метод визуализации результатов эксперимента

  • Разработать дизайнер стартовых условий эксперимента

  • Реализовать численные методы моделирования потока жидкости или газа

  • Разработать документацию и создать справку по программе

1.Постановка задачи

1.1.Модель жидкости и газа


В гидродинамике существует два способа описания движения жидкостей и газов: подход Лагранжа и подход Эйлера.

Подход Лагранжа заключается в рассмотрении движения каждой частицы жидкости или газа. В каждый момент времени частица жидкости или газа характеризуется ее координатами в пространстве. Таким образом, движение всего потока жидкости можно определить как зависимость положения частицы от ее начального положения и времени: [4]

,

(1.)

где:

– координаты i-ой частицы по осям ;

– начальные координаты i-ой частицы по осям ;
В то же время подход Эйлера рассматривает само пространство, в котором движется поток жидкости. В определенный момент времени в точке с координатами находится крайне малый объем жидкости или газа, имеющий некоторую скорость , которая называется мгновенной местной скоростью. Совокупность мгновенных местных скоростей представляет собой трехмерный массив векторов скоростей, называемый полем скоростей. Таким образом, движение всего потока жидкости определяется изменением поля скоростей во времени:

,

(1.)

где:

– компоненты вектора скорости , параллельные осям соответственно;

– функциональная зависимость -компоненты вектора скорости от времени;

– функциональная зависимость -компоненты вектора скорости от времени;

– функциональная зависимость -компоненты вектора скорости от времени;
Для дальнейшего рассмотрения была выбрана модель Эйлера как более подходящая для решения задачи.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Похожие:

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПрограмма дисциплины «Сценарный трейдинг» Правительство Российской...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Государственное образовательное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск