在网上搜集资料,整理材料的时候,想着应该会有写fluent论文的需要这些基础方程,所以就复制下来供大家参考。
最基础的CFD理论是流动控制方程,除此之外是各种数值算法。
所谓的流动控制方程,指的是流体流动过程中所需要遵循的物理规
律,最常见的流动控制方程包括质量守恒方程、动量守恒方程与能量守恒方程。针对不同的流动工况,控制方程可能还包括组分守恒方程、湍流方程、状态方程等。然而对于任何流动问题,都必须遵循质量守恒方程和动量守恒方程。在非常多去的参考文献中,质量守恒方程也称之为连续方程,而把动量方程称之为纳维-斯托克斯方程,简称NS方程,CFD的任务即求解NS方程。
连续性方程比较简单。就是流入(流出)系统中的质量要等于系统质量的增加量(减少量)。
连续方程
更科学的表述为:
[控制体内流体质量变化率] = [穿过控制体表面的流体质量流量]
因此有:
1.1
式中:
n为单位法向矢量。
利用高斯散度定理(一个矢量散度的体积分应等于这个体积表面通量的面积分),即:
1.2
则有:
1.3
改变形式可得:
1.4
式中:∇⋅(ρv→)≡divρv→。
由于推导过程中对控制体形状未做任何限定,因此意味着
1.5
这就是流动控制方程的质量守恒方程
可展开为:
1.6
对于不可 压缩流体介质,其密度ρ为常数,则质量守恒方程可简化为:
1.7
展开即为:
1.8
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