壁流式陶瓷颗粒过滤器结构特性分析(19)

壁流式陶瓷颗粒过滤器结构特性分析

原体观测或物理模型试验提供某些流动参数，并需要对建立的数学模型进行验证；第三，程序的编制及材料的收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于经验与技巧。此外，ＣＦＤ因涉及大量数值计算，需要较高的计算机软硬件配置【３７‘３引。

ＣＦＤ有自己的原理、方法和特点，数值计算与理论分析、试验观测相互联系、相互促进，但不能完全取代，三者各有各的适用场合。在实际工作中，应尽量做到有机结合，取长补短。

２．２ＣＦＤ通用软件简介

各种ＣＦＤ通用软件的数学模型的组成都是以纳维一斯托克斯方程组与各种湍流模型为主体，再加上多相流模型、燃烧与化学反应流模型、自由面流模型以及非牛顿流体模型等．大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些附加源项、附加输运方程与关系式。随着应用范围的不断扩大和新方法的出现，新的模型也在增加。离散方法采用有限体积法（ＦＶＭ）或有限元素法（ＦＥＭ）。由于有限体积法继承了有限差分法的丰富格式，具有良好的守恒性，能像有限元素法那样采用各种形状的网格以适应复杂的边界几何形状，却比有限元素法简便得多，因此，现在大多数ＣＦＤ软件都采用有限体积法。然而，有限元素法也有其优点，它对高阶导数的离散精度高于有限体积法，低速黏性流动与非牛顿流体运动采用有限元素法可以提高精度。有限元素法也更适合流体力学与固体力学相耦合的问题，如气动弹性、振动噪声等，因此在ＣＦＤ方法中将有其自己的领域。目前国内销售的ＣＦＤ通用软件ＰＨＯＥＮＩＣＳ、ＦＬＵＥＮＴ、ＳＴＡＲ－ＣＤ、ＣＦＸ和ＮＵＭＥＣＡ等都采用有限体积法。而以固体力学计算为主的著名有限元软件ＡＮＳＹＳ中包含着流体力学计算模块，适于合流固耦合计算。

ＣＦＤ软件都配有网格生成（前处理）与流动显示（后处理）模块，网格生成质量对计算精度与稳定性影响极大，然而在几何形状复杂的区域上要生成好网格也是相当困难的，所以网格生成能力的强弱也是衡量ＣＦＤ通用软件性能的一个重要因素，网格分为结构型和非结构型两大类，目前广泛采用的仍是结构化网格。虽然非结构网格不受求解域的拓破结构与边界形状限制，构造起来方便得多，而且便于生成自适应网格，能根据流场特征自动调整网格密度，对提高局部区域计算精度十分有利。然而，非结构网格所需内存量和计算工作量都比结构型网格大很多，有些流场解法和模型不适用于非结构网格，如目前常用的一些代数湍流模型和壁面函数等就有这样的问题；此外，多层网格技术用于非结构网格也有较多困难。因此，两者结合的复合型网格是网格生成技术的发展方向。

由于网格类型与流场计算方法关系密切，把结构型网格的ＣＦＤ软件改变为非结构型网格，其流场计算模块也需作大量修改，直至重新编制，目前，ＦＬＵＲＥＮＴ、ＳＴＡＲ—ＣＤ与