Get Adobe Flash player

Поиск по сайту

Регистрация на сайте



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.

Данные уравнения составляют определенную математическую модель тепломассопереноса. Вычислительная гидродинамика как прикладная наука была сформирована в середине XX века. Главным и основным потребителем конечных результатов ее деятельности была аэрокосмическая промышленность. С дальнейшим развитием высокопроизводительных компьютерных систем, которые стали более доступны по своей стоимости большому количеству пользователей. Начиная с 70-х годов, началось интенсивное развитие коммерческих программ для ВГД. С 80-х по 90-е года данное программное обеспечение устанавливается повсеместно на рабочие компьютерные станции. В конце 90-х низкие по стоимости персональные компьютерные системы догнали по своей производительной мощности рабочие станции, а главная операционная система, которая устанавливалась на них - MS Windows – по своему уровню стала превосходить рабочие станции. Также в это время стали появляться программы в области вычислительной гидродинамики, которые предназначены для персональных компьютерных систем.

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.