SIMPLE算法

SIMPLE算法自1972年問世以來在世界各國計算流體力學及計算傳熱學界得到了廣泛的套用,這種算法提出不久很快就成為計算不可壓流場的主要方法,隨後這一算法以及其後的各種改進方案成功的推廣到可壓縮流場計算中,已成為一種可以計算任何流速的流動的數值方法。

簡介

SIMPLE算法自1972年問世以來在世界各國計算流體力學及計算傳熱學界得到了廣泛的套用,這種算法提出不久很快就成為計算不可壓流場的主要方法,隨後這一算法以及其後的各種改進方案成功的推廣到可壓縮流場計算中,已成為一種可以計算任何流速的流動的數值方法。

SIMPLE算法的假設條件

基本假設:速度場的假定與壓力場的假定各自獨立進行,二者無任何聯繫。對假定壓力場的修正通過已求解的速度場的質量守恆條件得到。

中間速度通過求解當前壓力得到,如果求解速度不能滿足質量守恆條件,對壓力添加一個修正量修正,速度場也隨之得以修正。

第二假設:在做速度修正時,忽略不同位置的速度修正量之間的影響。

對基本假設的改進:

“初始速度場與初始壓力場獨自假定”----1980在SIMPLER算法中成功解決。

“忽略臨近格線點壓力修正量對主節點速度修正的影響”---這是一個不影響最終結果,但是影響收斂速率的假設。自從1976年以來,學者們相繼提出了很多改進建議,但是截至2004年,仍然沒有任何一種方法完全解決這個假設的缺陷。

SIMPLE算法的計算步驟

採用SIMPLE算法進行速度分量和壓力方程的分離式求解時,計算步驟如下:

(1) 假定一個速度分布,記為u0,v0,w0 ,以此計算動量離散方程中的係數及常數項;

(2) 假設一個壓力場p0 ;

(3) 依次求解動量方程,得 u1,v1,w1;

(4) 對壓力加以修正,得p1 ;

(5) 根據p1 改進速度值;

(6) 利用改進後的速度場求解那些通過源項物性等與速度場耦合的 Φ變數,如果Φ 變數並不影響流場,則應在速度場收斂後再求解;

(7) 利用改進後的速度場重新計算動量離散方程的係數,並利用改進後的壓力場作為下一層次疊代計算的初值。重複上述步驟,直到獲得收斂的解。

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