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水力学数值模型

比较清楚,可用较精确的数值模型来表达,用容量足够大的计算机能求解相应的数学方程的许多问题,有些物理模型试验已逐渐被数值模型所代替。数值模拟计算还可直接用于工程设计和各种预测及最优方案的选择等方面。 水力学问题中离散的有限的数值模型,不仅依赖于严格的数学分析,而且很大程度上依赖于物理模型,及在此基础上的力学分析及各种试探方法,最后还需原体模型的检验。

水力学问题的数学方程变换成离散化的数值方程,借助于计算机求解的一种近似方法。水力学及流体力学中常需求解一些线性或非线性偏微分方程组,尽管过去有一些解析解,而且在偏微分方程理论或在复变函数理论、向量和张量分析,非线性问题处理等方面已有很大发展,但很多问题求解析解仍有困难,而需依赖于数值解法。随着现代计算理论与技术的发展,使数值计算在水力学及流体力学研究中的地位与作用不断提高。特别是对物理本质比较清楚,可用较精确的数值模型来表达,用容量足够大的计算机能求解相应的数学方程的许多问题,有些物理模型试验已逐渐被数值模型所代替。数值模拟计算还可直接用于工程设计和各种预测及最优方案的选择等方面。

水力学问题中离散的有限的数值模型,不仅依赖于严格的数学分析,而且很大程度上依赖于物理模型,及在此基础上的力学分析及各种试探方法,最后还需原体模型的检验。

20世纪70年代以来,广泛采用的数值解法为有限差分法有限单元法有限差分法从20世纪初开始一直用于计算流体力学领域中,它在很多方面的应用是很成功的。它是用偏差商代替控制方程中的偏导数,在空间和时间两个方向上将问题离散化为差分方程,然后从初始条件出发,按时间逐层推进,求解网格上各结点近似解的方法。有限单元法是1956年研究飞机结构的计算时提出来的。60年代后期开始在流体力学中得到应用。