Применение вычислительной гидродинамики

По просьбе нашего читателя постараемся описанную тему от 01:39 | 04.03.2013 раскрыть ещё глубже, сегодня рассмотрим Применение вычислительной гидродинамики. Не будем разливать воду, а преступим рассмотрению этого вопроса.

Основное положение

Рисунок 3. Применение вычислительной техники.

Вычислительная гидродинамика изначально развивалась для решения сложных задач аэрокосмической промышленности – точный расчет камер сгорания ракетных моторов, учет всех физико-химических процессов при обтекании основных частей боеголовок и энергии сверхзвуковых самолетов.

Замечание 2

Существует определенный список задач, решаемых с помощью методов данного раздела физики с использованием коммерческих программ:

1. Автомобильная промышленность: установление параметра сопротивления главного корпуса машину движущемуся воздушному потоку; постоянная вентиляция салона и подкапотного салона; проектирование горения топлива.
2. Аэрокосмическая промышленность: детальное моделирование обтекания ракет и самолетов; пожаробезопасность салонов летающих аппаратов; моделирование физико-химических явлений в турбореактивных моторах.
3. Технологические процессы изготовления материалов: проектирование литья пластмасс и металлов в форму; моделирование биологических и химических процессов в реакторах.
4. Строительство: точный расчет ветровых нагрузок на сооружения; определение возможных сопротивлений воздуховодов и водо-раздаточных аппаратов.
5. Энергетика: учет горелок для сжигания топлива в котлах и расчет выбросов оксидов азота котлами.

В целом, вычислительная гидродинамика несет в себе значимую роль в развитии современного технического мира. Также применение данного направления в физике крайне важно при чрезвычайных ситуациях, так как посредством его методов можно смоделировать направления распространения загрязнений в водной и воздушной среде, и предотвратить распространение пожаров в лесах и городах.

Определение 1

Рисунок 1. Уравнение Бернулли.

Движение физического вещества состоит из достаточно сложного перемещения отдельных атомов молекул. В целях упрощения длительного расчета вводится определение струйчатой модели стабильности. Согласно этой модели, весь поток включает в себя отдельные элементарные струйки, рассмотрение которых в отдельности дает шанс понять закономерности потока жидкости в целом.

С точки зрения математической формулировки движения текучих и постоянных сред, нет разницы между газом и жидкостью. Иногда жидкостью называют несжимаемое пространство, а газом называют среду, у которой начальная плотность существенно меняется со временем.

Жидкость – такое состояние физического пространства, при котором она быстро и легко деформируется под влиянием внутренних и внешних сил.

В отличие от твердого материального тела жидкость не оказывает особое сопротивления сдвиговым нагрузкам, и поэтому такому объему без труда можно придать любую форму. В то же время жидкость может самостоятельно сопротивляться нормальным напряжениям сжатия или растяжения, иногда даже намного сильнее, чем физические вещества. Данная особенность жидкости широко применяется в разнообразных гидравлических машинах и устройствах, например, в гидравлических домкратах и прессах.

Жидкость в основном характеризуется несколькими основными параметрами:

• плотность $ρ$;
• динамическая вязкость $μ$;
• теплоемкость $c$;
• теплопроводность $\lambda$.

В гидродинамике исследуются математические модели течений газа и жидкости в разных условиях. Эти модели в первую очередь представляют собой концепции дифференциальных уравнений при частных и производных обстоятельствах.

Заключение

Конечно можно много говорить по теме Применение вычислительной гидродинамики, но основную суть мы изложили по этому вопросу. Если вам нужно дополнительная консультация, пожалуйста пишите ваши сообщения нам на почту. Все поступившие вопросы рассматриваются и не остаются без ответа.