1. 对于无量纲系统考虑无量纲系统:假定格子数为N,时间步数为Nt, 离散空间和时间尺度δx和δt分别给出如下 : δx=1/N , δt=1/Nt.此时,up 和ul 的关系给出如下 : up=δ xδ tul , Cp=δ xδ tCl.同时,我们有νp=1/Re=δx2δ t νl.那么,格子速度和黏性决定如下:ul=δ t δ xup, νl=δ t δx21Re. 由于无量纲速度为1, 所以我们有up=1 , ul=δ t δx.对于,真实物理系统如法炮制,只需根据物理up,重新定义νp,然后得到ul. 2. 真实物理系统网友问题物理参数为:Pin=101325PaPout=101225Pa, 压强差为 100Pa Lx=25mm Ly=1mm,求出特征速度=13.9m/s, Re=920 空气 粘度为 1.5X (10^-5), 划分为 250X10 问题 :如何确定格子参数?. 确定特征尺度,特征速度和Re:对于压力驱动的流动,对于此问题(Posieuille flow),如果为层流,由压力差可以确定特这速度U(y)=Δ Pp2η ((L/2)2- y2),y=± L/2(L=Ly)由此可以计算出入口的平均速度Umean,p. Umean,p=∫L/2- L/2U(y)dy/L. . 首先确定格子解析度假定格子解析度为N ,那么物理空间网格尺度为δx=L/N. 根据δx可以确定其他方向的格子解析度。
压力差转换 . 在已知了ρp(物理密度 ),压力差的转换关系可以下面来定义Δ PpρpU2mean,p/2=Δ PlρlU2mean,l/2. 确定物理时间步长. 假定物理时间步长为δt,(Cp 和Cl 为物理声速和格子声速),那么物理速度和格子速度的关系为up=δ xδ tul. 如果也考虑格子声速和物理声速的关系,也需要下列关系成立Cp=δ xδ tCl. 由 Re 可得物理黏性和格子黏性之间的关系,νp=Umean.pLRe=δx2δ t νl. 如果关心 Ma 数或者弱可压缩性,可以根据物理Ma 数确定格子速度如下:ul=upCpCl. 否则,你可以自己定义低Ma 对应ul 减小可压缩性误差. 如此 , 时间步长可以确定δt=δ xulup. 实际物理单位: L(长度 ),U(速度 ), C(声速 ) ,ν(黏度 ),T(时间 ) 对应的格子单位:Ll,Ul,Cs(格子速度 ),νl,Tl对应关系:Lr=LLl,Ur=UUl=CCs,νr=ννl,Tr=TTl因为 Re 相同,所有: Re=UL ν=UlLlν l(1),对于一个已知的格子模型,已知量有Ll(等于 N*δx,δx一般取 1,所以Ll 等于 N) ,νl(可由式子ν =Cs(τρ- 0.5)获得) ,ν(可查表获得)且有 (1)式可知ννl=ULU lLl=UrLr (2) Ur=UUl=CCs (3)该式子的结果是已知的,因为实际声速可查表获得,而格子声速也是固定的。
将(3) 式代人 (2),就可得LrLr=TTl=LUL lUl=LrUr (4) 将(2) 式左右同除以 (3)得平方,就可得到(4),即Lr到此为止,Ur,Lr,Tr 都已知道,所以只要知道计算模型的格子长度,格子时间,格子速度就可知道实际物理模型中的值。