密度的单位为。在模拟中,通常进行缩放以处理无量纲值,因此将物理密度转换为无量纲密度,以便可以在模拟中使用。这是如何在 2D 模拟中完成的?可能需要为某个区域分配一个质量值。
如何在 2D 模拟中解释/转换密度?
计算科学
流体动力学
模拟
2021-12-25 08:21:58
2个回答
当 Navier-Stokes 方程被无量纲化时,从无量纲化过程中产生的系数之一是雷诺数。雷诺数参数定义为:
重要的不是您使用的密度与您尝试模拟的密度相同,而是您使用的雷诺数相同。这个概念称为相似性,即具有相同雷诺数的两个问题(即使密度可能不同)产生相似的流场。因此,在大多数 CFD 代码中,您不会将密度指定为输入,而是指定雷诺数。
您基本上需要为您正在运行的模拟计算它。 这里是你的对象的一些特征长度。对于飞机,这可能是翼展,对于河流,它可能是河流的宽度,对于潜艇,它通常是潜艇的长度。 是运动粘度。 是自由流(未受扰动的)速度。
在某些情况下,可以整合二维区域厚度上的密度等属性。2D 片材不必具有均匀的厚度,但可以。例如,假设我想计算薄片的质量,但材料并不均匀。它的密度是。假设我还有一个函数,它将计算一张纸的质量,但仅将每单位面积的质量作为参数。
由于我有一张薄板,我可能想假设密度在方向上沿厚度线性变化。这允许我假设密度是纸张顶部和底部密度的平均值,或者是纸张中间的密度。那么薄片的密度变为,其中是薄片的厚度,是纸的中间。我会定义一个密度函数,它是片材单位面积的质量。定义不会改变任何东西,但它可以帮助我想象这些术语的含义并保持我的单位直截了当。 是我在函数中使用的。如果薄片太厚而无法假设密度呈线性变化,那么我将使用其他一些数值方法来对整个厚度进行积分。
请注意,此方法至少在原则上取决于能够跨厚度进行积分。如果我在坐标中有一个方程,我想将方程中的每个表达式整合到片材的厚度上。结果将是一个仅在坐标中的方程。