Obliczeniowa mechanika płynów

Obliczeniowa mechanika płynów, numeryczna mechanika płynów (ang. Computational Fluid Dynamics, CFD) – dział mechaniki płynów wykorzystujący metody numeryczne do rozwiązywania zagadnień przepływu płynów[1].

Prezentacja wyników obliczeń przepływowych (strumień ciepła i liczba Macha) samolotu hipersonicznego X-43

Dzięki dyskretyzacji i numerycznemu rozwiązaniu cząstkowych równań różniczkowych opisujących przepływ, możliwe jest przybliżone wyznaczenie dlań rozkładu prędkości, ciśnienia, temperatury i innych parametrów[1]. Współczesne programy CFD pozwalają na rozwiązywanie przepływów z uwzględnieniem lepkości i ściśliwości, przepływów wielofazowych, przepływów w których występują reakcje chemiczne lub procesy spalania[2], a także np. siły elektromagnetyczne. Szerzej, możliwe są obliczenia interakcji z ciałem stałym (w tym przepływów przez struktury porowate), jak i przepływów w których czynnik jest płynem newtonowskim (niutonowskim) lub nienewtonowskim.

Większość współczesnych programów CFD[3] rozwiązuje równania Naviera-Stokesa (tj. równania zachowania pędu[4]) i dyskretyzuje je za pomocą metody objętości skończonych, metody elementów skończonych lub metody różnic skończonych. Powszechnie dostępne jest zarówno komercyjne oprogramowanie do CFD[3], jak i darmowe oprogramowanie tworzone zazwyczaj w ośrodkach akademickich[5] lub większych konsorcjach[6].

Oprogramowanie edytuj

Zobacz też edytuj

Przypisy edytuj

  1. a b Joel H. Ferziger, Milovan Perić, Robert L. Street, Computational Methods for Fluid Dynamics, „Springer”, 2020, DOI10.1007/978-3-319-99693-6 [dostęp 2024-02-26] (ang.).
  2. Łukasz Kuban, Jakub Stempka, Artur Tyliszczak, A 3D-CFD study of a γ-type Stirling engine, „ScienceDirect”, 169, 2019, DOI10.1016/j.energy.2018.12.009 (ang.).
  3. a b ANSYS, ANSYS FLUENT online documentation, www.ansys.com, 2024 [dostęp 2024-02-26] (ang.).
  4. George Keith Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, 1967, DOI10.1017/CBO9780511800955 (ang.).
  5. Stephane Popinet i inni, Basilisk code, basilisk.fr, 2015 [dostęp 2022-02-26] (ang. • fr.).
  6. a b Open Foam Software, OpenCFD, Ltd., Open CFD Ltd, 2004 [dostęp 2024-02-26] (ang.), (Oprogramowanie Open Foam zostało formalnie ogłoszone w publikacji Weller et al., 1998: doi:10.1063/1.168744).