Computational fluid dynamics

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
CFD-beräkning av en landning av Space Shuttle

Computational fluid dynamics (CFD; på svenska beräkningsströmningsdynamik) är en gren av fluidmekaniken där numeriska metoder används för att analysera strömningsproblem. Populära kommersiella programvaror är till exempel FLUENT, CFX, Star-CD, Star-CCM+, FIRE och COMSOL.

Matematisk modell[redigera | redigera wikitext]

Den grundläggande matematiska modellen som CFD vilar på är Navier-Stokes ekvationer, vanligtvis med vissa förenklingar. Beroende på vilket problem man vill analysera så arbetar man med olika komplexa modeller. Dessa modeller uttrycks som system av partiella differentialekvationer.

Metodik[redigera | redigera wikitext]

Diskretisering[redigera | redigera wikitext]

Eftersom de partiella differentialekvationer som beskriver flödet vanligtvis är olinjära och mycket sällan eller aldrig har en analytisk lösning måste ekvationerna lösas numeriskt. Ett första steg är att dela upp det fysiska strömningsfältet i diskreta delar, där man sedan löser ekvationerna numeriskt.

Finita volymmetoden[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Finita volymmetoden

Finita volymmetoden är den vanligaste metoden för moderna CFD-program.

\frac{\partial}{\partial t}\iiint Q\, dV + \iint F\, d\mathbf{A} = 0,

Där Q är en vektor av konserverade variablar, F är en vektor av flöden så som massflöde, flöde av rörelsemängd eller flöde av energi, V är volymen av kontrolvolyms elementet och \mathbf{A} är ytarean av kontrolvolyms elementet.

Finita elementmetoden[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Finita elementmetoden

Finita differenser[redigera | redigera wikitext]

Huvudartikel: Finita differensmetoden
 
\frac{\partial Q}{\partial t}+
\frac{\partial F}{\partial x}+
\frac{\partial G}{\partial y}+
\frac{\partial H}{\partial z}=0


Turbulensmodellering[redigera | redigera wikitext]

I de fall man väljer att lösa Navier-Stokes ekvationer måste man välja en modell för att behandla turbulensen i strömningen.

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]