机械
两爆炸波相互作用的数值解与可视化
莫汉蒂Sankarsan
![Numerical Solution and Visualization of Two Blast Wave Interaction 两爆炸波相互作用的数值解与可视化](https://assets.skyfilabs.com/images/blog/numerical-solution-and-visualization-of-two-blast-wave-interaction.jpg)
利用物理实验来获取设计所需的基本工程数据是非常昂贵的。使用计算流体动力学(CFD)模拟获得流体运动的工程数据相对便宜。随着计算能力的提高,成本可能会降低。因此,采用数值方法求解各种流动问题是有效的。在这个项目中,您将使用有限体积法(FVM)解决相互作用的爆炸波的一维问题。
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该一维试验问题的引入说明了整体流动解的精度与网格上不连续面的厚度之间的密切关系。它涉及到强冲击和稀有元素之间的多重相互作用以及与接触不连续的相互作用。
这个问题的控制微分方程是欧拉方程。这个问题可以用Local-Lax Friedrich方案来解决。这里的初始条件和边界条件的应用与通常的流体流动问题有一点不同。阅读下一段以理解边界条件。
问题描述:
长度为1米的激波管在X域中由-5延伸到+5。激波管左侧为高压高密度流体,激波管右侧为低压低密度流体。左侧压力为10e5 Pascale,密度为1.0 Kg/m^3,右侧压力为10e4 Pascale,密度为0.125 Kg/m^3。取-5到+5的定域,计算时间步长为0.01秒的压力、密度和速度的值。取?= 1.4,在计算dt时,取松弛因子为0.25。
项目描述:
- 欧拉方程:Navier-Stokes方程的第一个简化是欧拉方程。该方程在Navier-stokes方程中忽略了粘性传热和传导性传热的影响。在这个项目中,您将使用一维欧拉方程模拟上述问题。
- 有限体积法:有限体积法是以代数方程的形式表示和求偏微分方程的一种方法。这里有限体积(细胞)是指网格上每个节点周围的小体积。在有限体积法中,利用高斯散度定理,将含有散度项的偏微分方程中的体积积分转化为曲面积分。这些项被计算为每个有限体积表面的通量。这些性质上是保守的,因为离开一个表面的通量等于进入有限体积的通量。
- Lax Friedrich的方案:在有限体积法的基础上实现了几种格式,其中之一是Lax Friedrich格式。为了避免解决方案对信息流方向的依赖,可以首选中央求解器。拉克斯-弗里德里希格式是求解流动问题的中心解之一。为了得到更好的结果,请使用局部莱克斯-弗里德里克方案。
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项目实施:
- 首先,您需要通过使用C编程编写逻辑来离散空间(X域)和时间。然后你需要正确地指定问题中给出的所有初始条件和边界条件。
- 然后利用局部拉-弗里德里克格式求解欧拉方程中的3-抵消方程。要解欧拉方程中的微分方程组你还得写一些逻辑。
- 将溶液进行多次交互,直到精确度达到10e-4,时间步长为0.01秒。之后将结果数据保存在文本文件中。
- 用Gnuplot绘制结果数据(密度和速度),观察激波在0.01、0.016、0.026、0.028、0.03、0.032、0.034、0.038等时间间隔内的相互作用。
项目简介:这个测试用例的评估确实相当复杂,但你可以观察到,通过优化的离散化和应用Lax-Fridrich的方案,我们可以准确地捕获其中的所有特征和激波相互作用。
软件要求:
- DevC + +:您将需要devc++软件来编写逻辑并多次与解决方案交互。
- Gnuplot:此外,您还需要Gnuplot等绘图软件来绘制结果数据并比较解决方案。
编程语言:C语言
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两爆炸波相互作用的数值解与可视化
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•发表:2018-10-18•最后更新:2022-04-18