采用适体坐标分析任意几何区域中的流动与换热问题

作     者：沙曾鲁 

作者机构：美国国立阿贡实验室 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：1994年第28卷第5期

页      面：41-50页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国立阿贡实验室多相流研究所 

主　　题：能量方程 适体坐标 传热 N-S方程 

摘      要：Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程及能量方程的数值解结果必须通过有限差分或有限容积法的公式才能精确表示，因为对于确定流动与换热的特性而言，固体表面附近的区域一般地说是起主导作用的，在固体表面上或其附近的流速与换热直接取决于固体表面附近区域中较大的梯度，要精确地确定流速与换热就需要能正确地表述这些较大的梯度值。在大多数工程问题中常常会碰到不规则形状的结构，这些不规则形状的边界无法用直角坐标、圆柱坐标及球坐标中的任何一个坐标系来描述，Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程及能量方程的数值解结果常常是用三种最通用的坐标系（直角坐标、圆柱坐标及球坐标）之一来逼近不规则形状的边界而得出的，在这一近似处理过程中，常常采用不规则形状的面积或体积保持不变的原则．缩小网格的尺寸一般可以改进逼近的精度，却因此增加了计算机的运行时间．尽管如此，采用这种近似处理方法仍然不能保证总可获得到合理的解。文中提供了一种采用适体坐标转换的方法。它可以把物理空间中的一个任意三维几何区域变换成转换空间中的一个矩形或圆柱状区域，这种转换的独特的优点是所有物理的边界是与计算节点相重合的，因此，可为Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程及能量方程提供精确而且高效的数值解?