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目录1: 普适性CFD算法编程

CFD方向目录我觉得没必要写,写了也没用。一方面我很懂你从零基础参加5天课需要学啥。一方面能找到我这个课的你要相信你的眼力。

应用课: 没挑战性,不介绍。

算法课: 之前有个详细的目录,我感觉很多都是跟CFD教材的目录重复,我感觉把CFD教材的目录复制到我这面,也不是我个人的风格。简单来说:算法课我会让极其简单的介绍,让你们从最基础开始学会离散NS方程。 咱这面跟CFD教材的区别就是,复杂的东西简单化到极致。有人说那我看CFD教材不就行了。当然了没问题啊,我也是从CFD教材学出来的。算法课只不过把我多年学的CFD知识一次性用最简单的话告诉你而已。

编程课: 这玩意有意思。但是你让我介绍吧,我还不太好说。我上来说一堆volSalarField编程这些玩意,你们也听不懂。我就得还不如告诉你们咱们要干什么。这一次预计将在现场植入的相关sci(后附)。在这几天时间,你能植入好一个sci的算法,就是这么嘎嘎一嘎子! 回去举一反三,你们那个算法也这么搞这么写。植入一篇sci,里面就涉及了70%的代码,你们要植入10篇。这不是干货满满?

下面是我计划在课堂上,让你们自己去植入的求解器参考文献(再次强调:植入的算法可能跟你们的研究方向没关系,但就是演示作用,重要的是举一反三):

简单 本算例植入的稳态投影法、瞬态投影法、Darcy方程求解器请参考[Hir07]。你会透彻的了解NS方程速度压力耦合求解的思想。侧重算法的理解与编程。Darcy方程算法很简单,是编程课开始的热身。

24年9月新增 本算例植入的相场方法请参考[HJ24, JMM20]。你会透彻的了解1)相场法的思想、2)FVM的高精度格式、3)解的有界性、4)upwind与downwind等。侧重算法的理解与编程。如下图所示,采用不同的方法来计算zalesak disk的情况下,不同的格式会预测不同的结果。即使使用TVD格式也会产生数值耗散。对于普通的标量数值耗散并没有太大的问题。但某些情况下我们需要非常明晰的界面。这就需要不同的数值方法来处理。算法的难点在于:1)使用高精度算法如何保证有界性?2)如何保证界面的尖锐?3)不会产生一些奇怪的结果(如下图第三个,解的分布有点奇怪)。

本算例植入的两相流耦合求解器请参考[NAM11]。你会了解两相流耦合思想、数值震荡、以及体积力的植入方法。侧重算法的理解与编程。下面两个结果都不是正确的。第一个动图虽然形态出来了,但是底部堆积过大。第二个图发生了数值震荡。在课堂上要从算法的角度处理掉这个问题。

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下面的算例描述待更新:

简单 24年9月新增 改进的SST模型:Improved SST turbulence model for supersonic flows with APG/separation。

24年9月新增 本教程主要介绍湍流模型在OpenFOAM中的植入。主要侧重OpenFOAM编程。参考文献Development and application of wall-distance-free Wray-Agarwal turbulence model (WA2018)。

适中 24年9月新增 跨音速求解KFVS格式: Kinetic Flux-Vector Splitting: Progress in gas-kinetic upwind schemes for the solution of Euler/Navier–Stokes equations

极难 24年9月新增 底泥再悬浮算法:Simulations of Suspended Sediment Transport Using Low-Reynolds-Number Turbulence Models with a Unified Mesh

简单 密度基跨音速求解方法:Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems

简单 24年3月新增 不可压缩NS方程人工可压缩性方法:Artificial compressibility method using bulk viscosity term for an unsteady incompressible flow simulation

适中 24年9月新增 树木冠层流的植入:Improving a Two-Equation Turbulence Model for Canopy Flows Using Large-Eddy Simulation

适中 24年9月新增 在新版OpenFOAM中移植sonicFoam,buoyantBoussinesqPimpleFoam求解器

适中 24年9月新增 植入新药喷雾沉积模型(类似烟灰在地面沉积)Numerical and experimental study on the deposition of nano particles in an extra thoracicoral airway model

[Hir07]

Charles Hirsch. Numerical computation of internal and external flows: The fundamentals of computational fluid dynamics. Elsevier, 2007.

[HJ24]

Hanul Hwang and Suhas S Jain. A robust phase-field method for two-phase flows on unstructured grids. Journal of Computational Physics, 507:112972, 2024.

[JMM20]

Suhas S Jain, Ali Mani, and Parviz Moin. A conservative diffuse-interface method for compressible two-phase flows. Journal of Computational Physics, 418:109606, 2020.

[NAM11]

Mohamad M Nasr-Azadani and Eckart Meiburg. Turbins: an immersed boundary, navier–stokes code for the simulation of gravity and turbidity currents interacting with complex topographies. Computers & Fluids, 45(1):14–28, 2011.