§ 3.Особенности численных расчетов

Основным методом численного интегрирования уравнений в GDT является один из вариантов метода крупных частиц [13], имеющего второй порядок точности по координатам и первый порядок точности по времени. Метод является явным, то есть на каждом шаге по времени не требуется тратить машинное время на решение системы уравнений, однако он требует выбора достаточно малого шага по времени. Метод основан на лагранжевом подходе к описанию движения частиц жидкости [8], суть которого состоит в том, что величины, характеризующие движение некоторой фиксированной частицы жидкого (газового) объема (координаты, вектор скорости, плотность, давление и т. п.), рассматриваются как функции от времени и чисел, которыми отмечается «индивидуальность» рассматриваемой частицы. В качестве таких чисел используются, например, координаты жидкой частицы в некоторый начальный момент времени.

Расчетная сетка в GDT является прямоугольной и неадаптивной (неподвижной и неизмельчаемой), что обеспечивает простоту задания сетки: достаточно ввести всего 2 параметра сетки: количество ячеек сетки по двум координатным осям.

Р а з д е л 2.Решение учебных задач с использованием пакета Flow Vision г л а в а 1.Cостав и назначение основных моделей пакета

В главе рассматривается логическая структура пакета Flow Vision. Алгоритм работы с пользовательским интерфейсом Flow Vision представлен в главе 2. Здесь и далее жирным шрифтом в кавычках показываются подписи к элементам пользовательского интерфейса (к пунктам меню, узлам дерева, кнопкам, спискам и др.; например, «Переменная»), а в кавычках обычным шрифтом обозначаются текстовые значения, которые должны быть выбраны пользователем из списков (например, «Давление»). Курсивом показаны ключевые слова, описывающие назначение какой-либо части пакета или алгоритма работы с ним.

Как и большинство ППП для численного моделирования, пакет Flow Vision формально делится на 3 модуля, называемые препроцессором, солвером и постпроцессором.

§ 1.Препроцессор

Препроцессор выполняет следующие основные функции:

• Построение геометрической основы задачи ― расчетной области, которая формируется с помощью внешних программ (так называемых геометрических препроцессоров) и затем импортируется в Flow Vision. Следует заметить, что Flow Vision работает только с трехмерной геометрией, поэтому двумерные модели необходимо рассматривать как частный случай трехмерных.

• Физико-математическая постановка задачи: выбор модели для внутренних точек расчетной области (задание конкретного вида уравнений, значений коэффициентов), а также задание на границах расчетной области граничных условий, а для нестационарных задач ― начальных условий.

• Ввод параметров расчетной сетки и численного метода для численного решения задачи.

Дерево препроцессора содержит узлы с названиями типа «Подобласть#1», соответствующие подобластям расчетной области. При этом если область пространственно неодносвязна, то число их больше 1. Также в дереве препроцессора имеются узлы «Начальная сетка» и «Общие параметры», которые служат прежде всего для ввода параметров численного расчета. В каждой подобласти допускается задание своей модели (см. ниже): например, ламинарное течение несжимаемой и сжимаемой жидкостей, турбулентное, многофазное течения и т. д.

В свою очередь узел «Подобласть» содержит дочерние узлы для задания граничных условий на расчетные переменные (узел «Гр. условия»), начальных условий во всей расчетной области (узел «Начальные значения») и собственно физических параметров, определяющих коэффициенты уравнений (узел «Вещество 0»), а также узлы для ввода и изменения параметров численного расчета (узел «Параметры метода»).