Роль гидродинамических процессов в современной технике и технологиях. Необходимость использования компьютерных методов при моделировании. Обзор дискретных моделей решетчатых газов. Соответствие реальных величин параметрам модели. Программное обеспечение.
Аннотация к работе
Целью работы является изучение подходов к моделированию турбулентных потоков, а также создание программного приложения, с помощью позволяющего смоделировать и визуализировать движение сплошной среды в двухмерном пространстве. Также работа содержит техническое задание на разработку приложения, технический проект и рабочую документацию. В работе приведены результаты имитационного моделирования жидкости при помощи созданного приложения. Определения В настоящем отчете применяют следующие термины с соответствующими определениями: ГИДРОДИНАМИКА - раздел физики сплошных сред, изучающий движение идеальных и реальных жидкости и газа. ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ - течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций (то есть беспорядочных быстрых изменений скорости и давления). КЛЕТОЧНЫЙ АВТОМАТ - набор клеток, образующих некоторую периодическую решетку с заданными правилами перехода, определяющими состояние клетки в следующий момент времени через состояние клеток, находящимися от нее на расстоянии не больше некоторого, в текущий момент времени. Обозначения и сокращения КА - клеточный автомат LGCA - клеточный автомат по модели решетчатого газа (LatticeGasCellularAutomata) HPP - частный случай модели LGCA, предложенный Харди, Пацисом и Помо (Hardy, dePazzis, Pomeau) в 1973 году FHP - частный случай модели LGCA, предложенный Фришем, Хасслаэром и Помо (Frisch, Hasslacher, Pomeau) в 1986 году BGK - оператор столкновений, предложенный Бхатнагаром, Гроссом и Круком (Bhatnagar,Gross, Croock) HSV- (англ. Hue, Saturation, Value - тон, насыщенность, значение)- цветовая модель, в которой координатами цвета являются цветовой тон, насыщенность и яркость. Однако наиболее современным подходом является моделирование, основанное на объединении концепции клеточных автоматов и статистической физики, в частности, с моделью решетчатого газа Больцмана. При изучении химических процессов и аппаратов важно учитывать реакции, протекающие в потоке жидкости, то есть не просто движение вещества, а движение нескольких реагентов, их появление в потоке и исчезновение, что в свою очередь сопровождается выделением или поглощением тепла. Общий критерий возникновения турбулентности установлен Осборном Рейнольдсом в 1883 году. Таким образом, каждая ячейка имеет только два возможных состояния (рисунок 1).