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研究生:歐陽弘道
研究生(外文):James Oyan
論文名稱:迎風算則於三維黏性不可壓縮流之數值模擬(LU-SGS)
論文名稱(外文):An LU-SGS upwind scheme for the 3D incompressible flow
指導教授:蔡永培
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:機械與航太工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:不可壓縮流迎風算則空穴流背向階梯流
外文關鍵詞:incompressibleLU-SGSUP-WIND
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本文主要的研究目的乃建立起一三維數值模擬程式,藉以分析不可壓縮流之流場。數值方法的選取在時間離散方面,採用LU-SGS (Lower-Upper Symmetric-Gauss-Seidel)隱式解法以增強數值之穩定性及加速程式之收斂,在空間離散方面,無黏性通量採用UP-WIND双曲型算則,黏性通量則是採中央差分法。 文中選取了兩個典型不可壓縮流之測試範例-空穴流、背向階梯流,並與文獻所載之結果相驗證及比對其數值模擬解。
A numerical simulation program to analyze 3D incompressible flow has been developed. Several numerical solution schemes were used to solve the governing Navier-Stokes equations. The LU-SGS implicit scheme was adopted in time to enhance numerical stability and to achieve fast convergence. UP-WIND hyperbolic conservation was used in space to obtain high resolution for non-viscous flux, while central-difference method was applied in space for viscous flux. Two classical incompressible flows, cavity flow and backward-step flow, were tested to validate the numerical solution program. Good agreement between the numerical simulation and the published experimental data in the literature was obtained.
中文摘要 ……………………………………………………… Ⅰ 英文摘要 ……………………………………………………… Ⅱ 誌 謝 ……………………………………………………… Ⅲ 目 錄 ……………………………………………………… Ⅳ 圖 目 錄 ……………………………………………………… Ⅵ 符號說明 ……………………………………………………… XI 第一章 緒 論 …………………………………………… 1 1.1 研究動機 ………………………………………… 1 1.2 文獻回顧 ………………………………………… 2 1.3 研究方法與目的 ………………………………… 5 1.4 章節介紹 ………………………………………… 6 第二章 基本理論與統御方程式 ………………………… 8 2.1 前言 ……………………………………………… 8 2.2 基本物理特性 …………………………………… 9 2.3 統御方程式 ……………………………………… 10 2.4 座標轉換 ………………………………………… 12 第三章 數值方法 ………………………………………… 19 3.1 空間離散 ……………………………………… 19 3.2 迎風算則 ………………………………………… 20 3.3 時間離散 ……………………………………… 21 3.4 LU-SGS ………………………………………… 24 3.5 網格建立 ………………………………………… 27 3.5.1 幾何公式格點產生法 …………………… 29 3.6 邊界條件 ………………………………………… 32 3.6.1 空穴流 …………………………………… 33 3.6.2 背向階梯流 ……………………………… 34 第四章 結果與討論 ……………………………………… 36 4.1 三維穩態流之應用 ……………………………… 36 4.2 空穴流 …………………………………………… 36 4.3 背向階梯流 ……………………………………… 38 第五章 結論與未來展望…………………………………… 39 5.1 結論 ……………………………………………… 39 5.2 未來展望 ………………………………………… 40 參考文獻 …………………………………………………… 42
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