【摘 要】
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数值模拟的发展伴随着数值方法的进步,计算机运算速度的提高已经越来越受到人们的重视.计算流体力学以数值模拟为主要研究手段,已经成为继实验流体力学和理论流体力学之后,而发展起来的又一强有力的研究方法,它不但研究流体运动规律而且为工程应用提供理论依据.本文主要研究了应用于不可压缩流体流动的SIMPLE算法,并用该方法模拟了黄河泥沙运移过程.本文组织如下: 1.首先,对计算流体力学和水沙运动数值模
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数值模拟的发展伴随着数值方法的进步,计算机运算速度的提高已经越来越受到人们的重视.计算流体力学以数值模拟为主要研究手段,已经成为继实验流体力学和理论流体力学之后,而发展起来的又一强有力的研究方法,它不但研究流体运动规律而且为工程应用提供理论依据.本文主要研究了应用于不可压缩流体流动的SIMPLE算法,并用该方法模拟了黄河泥沙运移过程.本文组织如下: 1.首先,对计算流体力学和水沙运动数值模拟的研究现状和存在的问题进行了综述性回顾,并提出了本文所要研究的主要问题. 2.其次,详细地分析了网格生成技术中的微分方程法,对其进行了改进,并结合代数法编制了网格生成程序. 3.在第三章,从对流扩散方程出发,阐述了有限体积法离散过程;关于对流项离散格式的探讨,给出了延迟修正的QUICK格式的具体形式,并根据有关高精度格式的构造准则,构造了新的高阶组合格式,数值实验表明该格式是有效的. 4.在第四章,具体分析了SIMPLE算法,该方法有效地解决了不可压缩粘性流场压力与速度耦合关系,该方法通常在交错网格中实施,本文给出SIMPLE算法在同位网格中的实施过程.数值实验比较了该方法在两种不同网格中的计算结果. 5.作为应用,本文在第五章给出了平面二维水沙运动控制方程组,分析了泥沙辅助方程和参数的选择;给出水沙数值模拟程序模块和执行过程;分别对概化的单边突扩区域流动和宁夏黄河沙坡头库区上游某实际河段的水沙运动进行模拟. 本文在理论上对网格生成和对流项格式进行了创新,尝试了把同位网格中的SIMPLE算法应用到河流动力学计算中,数值实验表明该方法能够合理地反映流场和泥沙冲淤过程,在程序设计上比在交错网格中更为简洁,而且模拟结果也更加准确可靠.
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