Что представляет собой вычислительная гидродинамика. Область применения
Вычислительная гидродинамика (ВГД) является разделом науки, который помогает решить проблему моделирования тепломассопереноса в разнообразных природных и технических объектах. Главной задачей вычислительной гидродинамики является решение уравнения Навье-Стокса, которое описывает непосредственную динамику жидкости. Также дополнительно берется во внимание разные физико-химические эффекты, такие как: турбулентность, горение или проходящие потоки сквозь среду пористого характера.
ВГД изначально развивалась для решения вопросов аэрокосмической промышленности – вычисление расчетов камер сгорания для ракетных двигателей, вычисление расчетов для физико-химических процессов в момент обтекания головных частей боеголовок, а также обтекания сверхзвуковых летательных аппаратов. В настоящий момент область применения вычислительной гидродинамики значительно больше, за счет применения в гражданских приложениях. Далее мы изложим краткий список задач, которые решаются методами вычислительной гидродинамики с применением коммерческих программ.
· Автомобильная промышленность: вычисление коэффициентов сопротивления каркаса автомобиля встречному воздушному потоку, эффект вентиляции для салона и подкапотного пространства, расчет моделирования сгорания топливных элементов в камере сгорания.
· Аэрокосмическая промышленность: процесс моделирования для обтекания ракет и самолетов, пожаробезопасность и вентиляция салонов аппаратов, моделирования для процессов физико-химических реакций в турбореактивных двигателях, а также в камерах сгорания в летательных аппаратах.
· Технологические процессы производства материалов: процесс моделирования для отливки металлов и пластмасс в форму, процесс моделирования физико-химических реакций в биологических и химических реакторах.
· Строительство: моделирование расчетов для ветровых нагрузок на сооружения и здания, пожаробезопасность и вентиляция сооружений, определение показателей сопротивления водо-раздаточных и воздухобойных устройств.
· Энергетика: методы разработки процессов расчета горелок для сжигания топливных элементов в котлах ТЭЦ, методы расчета выбросов оксидов азота при сгорании в котлах ТЭЦ, методы расчета определения сопротивления газовых ходов.
· Чрезвычайные ситуации и экология: расчет моделирования распространения элементов нарушающих экологический баланс в водо-воздушных бассейнах, процесс моделирования распространения пожаров при чрезвычайных ситуациях в городах и лесах.