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美国宇航局NASA官方的CFD课程,没想到竟然是这两本教材

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美国宇航局NASA官方的CFD课程,没想到竟然是这两本教材,见下图官方的截图。

这里就不讨论这门课程的具体内容了,看下图就行。

这里重点介绍这两本课程的大佬,就理解NASA为什么采用这两本教材了。


Thomas H. Pulliam的《Fundamentals of Computational Fluid Dynamics》


   

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Thomas H. Pulliam,这位大佬,可是美国宇航局艾姆斯研究中心的高级计算科学部计算空气动力学分部的高级研究科学家呢。他在CFD界摸爬滚打已经快接近50年了,可谓是资深玩家。Thomas H. Pulliam的职业生涯起步于CFD界的几位大佬指导下,比如Harvard Lomax和 Joseph L. Steger,这阵容,简直是梦之队。

他的贡献可不小,开发了早期的CFD应用代码,比如ARC2D和ARC3D,这两个代码,简直就是CFD界的开山鼻祖。而且,他还是OVERFLOW的开发者之一,这个OVERFLOW,是美国宇航局的看家法宝,三维纳维-斯托克斯代码,各种NASA气动项目和任务都离不开它。

Thomas H. Pulliam不仅在科研上牛,教学上也是一把好手,曾在田纳西太空研究所、比利时冯·卡门研究所、圣何塞州立大学和斯坦福大学开过课,桃李满天下。荣誉方面,他也是拿奖拿到手软,艾姆斯副研究员、AIAA副研究员、航空周刊月桂奖,还有美国宇航局杰出科学成就奖,亚瑟·S·弗莱明杰出政府服务奖,这履历,简直是开挂。

普利亚姆的学术背景也是杠杠的,密歇根理工大学数学学士,斯坦福大学应用力学硕士和博士,这学历,简直是学霸中的战斗机。


David Zingg的《Fundamentals Algorithms in Computational Fluid Dynamics》


   

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David Zingg,这位牛人,是多伦多大学航空航天研究所的杰出教授,还曾是那个研究所的带头大哥,从2006年一直干到2016年。他的研究领域可广了,空气动力学、计算流体动力学、空气动力学形状优化,还有用这些技术设计那些超酷的低阻力飞机,为的就是减少飞机排放的温室气体,环保得很。

从1988年开始,津格每年夏天都会去美国宇航局艾姆斯研究中心串门,和那边的Harvard Lomax和Tom Pulliam这些大牛一起,合著了两本在计算流体动力学界超有名的教科书,简直就是学术界的网红。

David Zingg拿奖拿到手软,比如2001到2015年的加拿大一级计算空气动力学和环保飞机设计研究主席,还有2004年的古根海姆奖学金,2012年加拿大航空和航天研究所的麦克卡迪奖,加拿大工程院的研究员,这些荣誉,真是让人羡慕嫉妒恨。

最后,David Zingg还是个超级导师,指导了35名博士和56名应用科学硕士生,这教育成就,简直是桃李满天下,牛到不行。


来源:CFD饭圈
形状优化航空航天理论科普
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-08
最近编辑:8天前
CFD饭圈
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从网格层面图解说CFD仿真的六类边界条件

在计算流体动力学问题中,几乎所有问题都是在初始条件和边界条件的限制下定义的。在构建交错网格时,通常通过在物理边界处添加一个额外的节点来实现边界条件。系统入口处的节点被用来指定入口条件,物理边界可以与标量控制体积边界重合。这使得引入边界条件并实现边界附近节点的离散方程成为可能,只需进行小的修改。图1 CFD中的网格组成计算流体动力学中常用的边界条件包括:入口条件对称性条件物理边界条件循环条件压力条件出口条件一、入口边界条件 考虑垂直于x方向的入口情况:对于第一个u、v、φ单元格,所有连接到邻近节点的链路都是活动的,因此不需要对离散方程进行任何修改。在一个入口节点处,绝对压力被固定,并将该节点处的压力校正设为零。通常,计算流体动力学代码会根据1%到6%之间的湍流强度和长度尺度,使用近似公式估计k和ε。图2 入口边界处的u速度单元格图3 入口边界处的v速度单元格图4 入口边界处的压力校正单元格图5 入口边界处的标量单元格二、对称性边界条件 如果边界上的流动为零:法向速度被设置为零。边界上的标量通量为零:在这类情况下,紧邻求解域的属性值被视为域内最近节点的值。三、物理边界条件 考虑与x方向平行的实体墙的情况:所做的假设和考虑的关系包括:近墙流动被认为是层流,速度随离墙距离线性变化。无滑移条件:u = v = 0。在这种情况下,我们应用的是“壁面函数”,而不是网格点。湍流:𝑦+>11.63,在湍流边界层的对数律区域。层流:𝑦+<11.63应用壁面函数的重要点:沿墙平行方向的速度是恒定的,仅在垂直于墙的方向变化。流动方向上没有压力梯度。高雷诺数。壁面上没有化学反应。图6 物理边界处的u速度单元格图7 物理边界处的v单元格,j=3图8 物理边界处的v单元格,j=NJ图9 物理边界处的标量单元格四、循环边界条件 我们取离开出口循环边界的流量等于进入入口循环边界的流量。入口平面上游和下游节点的每个变量的值等于出口平面上游和下游节点的值。五、压力边界条件 这些条件用于我们不知道流动分布的确切细节,但已知边界的压力值的情况。例如:物体周围的外部流动、具有多个出口的内部流动、浮力驱动的流动、自由表面流动等。在节点处,压力校正被设为零。图10 入口边界处的压力校正单元格(p'-cell)图11 出口边界处的压力校正单元格(p'-cell)六、出口边界条件 考虑垂直于x方向的出口情况 -在完全发展的流动中,流动方向不发生变化,除压力外所有变量的梯度在流动方向上均为零。方程被求解到NI-1单元格,域外的流动变量值通过从内部通过外推确定,假设出口平面处梯度为零。出口平面速度与连续性校正。图12 出口边界处的控制体积图13 出口边界处的v控制体积图14 出口边界处的压力校正单元格图15 出口边界处的标量单元格来源:CFD饭圈

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