Харламов С.Н. Алгоритмы при моделировании гидродинамических процессов

Учебно-методический комплекс. — Томск: Изд-во ТПУ, 2008. — 80 с.В учебном комплексе излагаются научная концепция, вычислительные технологии, методы физико-математического и численного моделирования течений вязких теплопроводных сред в трубопроводных системах с использованием современных достижений вычислительной механики и математической оптимизации. Детально рассматриваются формы уравнений, варианты граничных условий, разнообразные типы конечно-разностных схем. Обсуждаются их точность, устойчивость и сходимость при расчете сложных сдвиговых течений с тепломассообменом в нефте- и газопроводах. Практическое применение материала численного моделирования процессов турбулентного переноса тепла, массы и импульса в замкнутых системах, трубах и каналах направлено на комплексную оценку состояния трубопроводных систем, определения эффективных безопасных режимов их эксплуатации. Описываемые алгоритмы могут быть использованы в качестве теоретического фундамента в аппаратно-программных средствах прогнозирования и обнаружения нарушений в функционировании трубопроводных систем. Эффективность вычислительных технологий, быстродействие алгоритмов и оригинальность подходов и методов численного моделирования тепломассообмена в магистральных трубопроводах иллюстрируются конкретными результатами.
Комплекс полезен научным работникам, инженерам, аспирантам и студентам вузов, занимающимся проектированием и эксплуатацией магистральных трубопроводов, управлением трубопроводными сетями, повышением их пожарной и промышленной безопасности.Современные методы и модели исследования сложных сдвиговых потоков
Тенденции в моделировании гидродинамики и тепломассообмена при ламинарных и турбулентных течениях в трубопроводах
Этапы построения сложных моделей с учетом анизотропии
Характеристика закрученных потоков
Основные уравнения динамики жидкости и вязкого газа
Уравнение неразрывности
Уравнение количества движения
Основные уравнения турбулентного течения и теплообмена в каналах
Нульпараметрические модели
Однопараметрические модели
Двухпараметрические модели
Технология численного решения гидродинамических задач
Обзор методов и алгоритмов решения определяющих уравнений
Математическая модель к расчету гидродинамики и теплообмена сложного сдвигового потока в трубах и каналах
Физическая постановка задачи
Математическая формулировка проблемы
Модель турбулентности к замыканию уравнений, определяющих течение и теплоперенос во внутренних системах
Краевые условия
Особенности используемого численного метода и алгоритм решения задач теплообмена
Анализ результатов численного гидродинамического моделирования
Гидродинамическая часть задачи
Заключительные замечания