Компьютерные модели процессов механики жидкости и газа

Стр.2

Стр.3

УДК 532.5(075)+004.925.8(075) ББК В253.322я7+А62я7 П542 Рецензенты: д-р техн. наук, проф. Ю. Н. Г о р е л о в, д-р техн. наук, проф. Н. И. К л ю е в Поляков Константин Анатольевич П542 Компьютерные модели процессов механики жидкости и газа : учебное пособие / К.А. Поляков. – Самара: Издательство Самарского университета, 2023. – 72 с. ISBN 978-5-7883-1881-3 Написано на основе многолетнего опыта чтения лекций и ведения семинарских занятий. Рассматриваются приемы и методы решения задач из области механики вязкой жидкости с использованием вычислительного пакета Ansys. Приводятся физические и математические постановки задач, граничные условия к ним и сравнение численного и аналитического решений. Пособие предназначено для обучающихся по основной образовательной программе высшего образования по специальности 01.03.03 Механика и математическое моделирование (вычислительная механика), 01.04.03 Механика и математическое моделирование (Вычислительные технологии в механике сплошных сред), а так же по специальности 01.05.01 Фундаментальная математика и механика. УДК 532.5(075)+004.925.8(075) ББК В253.322я7+А62я7 ISBN 978-5-7883-1881-3 © Самарский университет, 2023 2

Стр.2

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ..................................................................................................4 1. ПРОСТЕЙШИЕ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ .....................5 1.1. Плоское течение Пуазейля .................................................................6 1.2. Плоское течение Куэтта .....................................................................7 1.3. Моделирование течения Пуазейля ....................................................9 1.3.1. Создание геометрии области течения .....................................9 1.3.2. Наложение расчетной сетки на геометрическую модель.... 15 1.3.3 Задание начальных и граничных условий .................................. 17 1.3.4. Запуск процесса вычисления ..................................................... 24 1.3.5. Обработка полученных результатов ...................................... 26 1.4. Моделирование течения Куэтта ...................................................... 31 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ ОКОЛО КОЛЕБЛЮЩЕЙСЯ СТЕНКИ ............................................................... 36 2.1. Постановка задачи ............................................................................ 36 2.2. Аналитическое решение .................................................................. 36 2.3. Построение компьютерной модели в пакете Ansys ....................... 41 2.4. Создание геометрической области решения .................................. 42 2.5. Наложение конечно-элементной сетки........................................... 44 2.6. Задание граничных условий ............................................................ 48 2.7. Настройка процесса вычислений .................................................... 52 2.8. Обработка результатов вычислений. .............................................. 52 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТЕНЦИАЛЬНОГО ТЕЧЕНИЯ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ................................................................... 56 3.1. Сведения о потенциальных течениях ............................................. 56 3.2. Течение идеальной жидкости диполь ............................................. 57 3.3. Моделирование течения диполь в пакете Ansys/CFX ................... 59 3.3.1. Создание геометрии области течения ................................... 60 3.3.2. Наложение расчетной сетки на область течения ............... 63 3.3.3. Задание граничных условий ...................................................... 65 3.3.4. Проведение расчетов ................................................................ 69 3.3.5. Сравнение результатов с аналитической моделью ............... 69 Библиографический список .................................................................... 71 3

Стр.3