| | Предисловие |
| | Условные обозначения |
I. Теоретическая часть
|
| 1. | Теоретические основы |
| | 1.1. | Основные уравнения |
| | 1.2. | Двухфазные течения |
| | 1.3. | Горение |
| | 1.4. | Турбулентность |
| 2. | Моделирование турбулентных течений |
| | 2.1. | Прямое численное моделирование (DNS) |
| | 2.2. | Моделирование крупных вихрей (LES) |
| | | 2.2.1. | Модель Смагоринского |
| | | 2.2.2. | Модель Германо |
| | 2.3. | Моделирование на базе осредненных уравнений Навье-Стокса (RANS) |
| | | 2.3.1. | Предположение Буссинеска |
| | | 2.3.2. | Алгебраические модели |
| | | 2.3.3. | Модели с одним дифференциальным уравнением |
| | | 2.3.4. | Модели с двумя дифференциальными уравнениями |
| | | 2.3.5. | Нелинейные модели и алгебраические модели рейнольдсовых напряжений |
| | | 2.3.6. | Дифференциальные модели рейнольдсовых напряжений |
| | | 2.3.7. | Моделирование процессов теплообмена и смешения |
| | | 2.3.8. | Моделирование двухфазных течений |
| | | 2.3.9. | Моделирование горения 8 |
| | | 2.3.10. | Моделирование пристеночных течений |
| 3. | Численные методы |
| | 3.1. | Метод конечных объемов |
| | 3.2. | Преобразование координат |
| | 3.3. | Дискретизация диффузионного член |
| | 3.4. | Дискретизация конвективного член |
| | 3.5. | Дискретизация временного член |
| | 3.6. | Дискретизация источникового член |
| | 3.7. | Методы интерполяции |
| | 3.8. | Общая система уравнений |
| | 3.9. | Связь уравнений для скорости и давления |
| | 3.10. | Решение системы линейных уравнений |
II. Практическая часть
|
| 4. | Построение численной сетки в ICEM CFD |
| | 4.1. | Построение геометрии |
| | 4.2. | Постановка граничных условий |
| | 4.3. | Генерирование сетки |
| 5. | Программный комплекс FASTEST-3D |
| | 5.1. | Требования к программному обеспечению и аппаратные требования для работы в программе FASTEST-3D |
| | 5.2. | Общий объем знаний, необходимый для работы.в программе FASTEST-3D |
| | 5.3. | Установка и структура FASTEST-3D |
| | 5.4. | Связь сеточных файлов с FASTEST-3D |
| | 5.5. | Выбор моделей, схем дискретизации и других параметров |
| | 5.6. | Введение граничных условий, запуск программы |
| | 5.7. | Вывод результатов |
| | 5.8. | Некоторые аспекты для разработчик |
| 6. | Визуализация результатов в программах Tecplot и GNUplot |
| | 6.1. | Программа визуализации Tecplot |
| | 6.2. | Программа обработки данных GNUplot |
| 7. | Коммерческие пакеты |
| | 7.1. | Fluent |
| | 7.2. | CFX |
| | 7.3. | Star CD |
| 8. | Тестовые конфигурации |
| | 8.1. | Простейшие конфигурации |
| | 8.2. | Течения с отрывом |
| | 8.3. | Конфигурации с вращением |
| | 8.4. | Течения с теплообменом |
| | 8.5. | Течения со смешением |
| | 8.6. | Течения с горением |
| | 8.7. | Двухфазные течения |
| | 8.8. | Течения в элементах камер сгорания и модельных камерах сгорания |
| | 8.9. | Нестационарные течения |
| Библиографический список |
| Именной указатель |
| Приложение |
Моей жене Галине и сыну Александру
Численное моделирование течений или вычислительная
гидрогазодинамика (CFD--Computational Fluis Dynamics) позволяет
существенно ускорить разработку различных технических
устройств, начиная от создания авиационных газотурбинных
двигателей и заканчивая различной бытовой техникой.
Использование CFD не ограничивается разработкой технических
устройств, но и широко применяется в других областях, таких как
моделирование атмосферных условий, моделирование
распространения огня во время пожаров, в медицине,
моделирование биохимических процессов и т.д. С развитием
компьютерной техники и совершенствованием методов
моделирования, вполне возможно CFD займет доминирующее
место, превосходя по использованию экспериментальные методы.
В книге изложены теоретические основы моделирования
турбулентных течений, процессов переноса тепла и смешения масс,
двухфазных течений, а также процессов с горением и химическими
реакциями. Кроме теоретической части приведена и практическая
часть, где на реальных конфигурациях показаны преимущества
и недостатки различных моделей на примере научного кода
"FASTEST-3D". "FASTEST-3D" поддерживается рядом немецких
университетов и содержит последние достижения в области
моделирования турбулентных течений и течений с горением.
В книге приведено краткое описание ряда коммерческих продуктов,
таких как Fluent, CFX, StarCD, занимающих лидирующее
положение в промышленных расчетах. Дополнительно
рассмотрены программы для построения геометрии
и генерирования сетки и программы для визуализации, полученных
результатов. Таким образом, материал, изложенный в книге,
полностью охватывает весь процесс моделирования с практической
и теоретической стороны. Кроме этого, приведены некоторые
методы разработки программного кода на примере "FASTEST-3D".
Автор надеется, что изложенный материал будет интересен
студентам, научным работникам и инженерам в области CFD.
Автор благодарит за помощь в рецензировании монографии
Dr.-Ing. Мальцева А.Отдельная благодарность техническому
университету Дармштадт (TU Darmstadt) в лице Prof. Dr.-Ing. M.Schafer, Prof. Dr.-Ing. J.Janicka за предоставленный программный
комплекс "FASTEST-3D".
Замечания и пожелания просьба присылать на электронный
адрес alex@yun.su.
Александр Александрович ЮН
Родился в 1974 г. в СССР. В 1999 г. закончил Московский авиационный институт (МАИ).
В 2002 г. получил степень кандидата технических наук в области стационарных
газотурбинных двигателей. В 2005 г. защитил докторскую диссертацию в области вычислительной
гидрогазодинамики (CFD) в Дармштадтском университете (Германия). С 2006 по 2008 гг.
работал в Южной Корее в компании "LG Electronics". На данный момент А. А. Юн работает
в НПО "Сатурн" (компания, специализирующаяся на разработке и производстве
газотурбинных двигателей). Параллельно продолжает разрабатывать CFD пакеты
и ведет научную деятельность. Предложения и пожелания можно высылать по адресу: alex@yun.su
