计算流体动力学--试卷-new

上汽培训《计算流体动力学》试卷1一、填空题（每空2分，共46分）1、CFD是ComputationalFluidDynamics的简写。2、描写流动与传热问题的控制方程包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程。3、将上述控制方程表示成通用形式，则其中的通用变量Φ分别为1、速度、焓。4、直角坐标系下非稳态问题因变量Φ中的自变量为x、y、z、t5、偏微分方程的类型包括双曲型、抛物型、椭圆型。6、在有限差分法中，通常用Taylor级数展开得到各阶导数的差分表达式。7、一阶导数的差分主要包括向前差分、向后差分、中心差分，其中中心差分具有二阶精度。8、修正隐式格式(,)[(1)(,)(,)]TxttGfTxtfTxtt中的f称为权重，f=0为显式格式，f=1为全隐式格式。9、SIMPLE算法是用于数值求解不可压缩流场的压力速度修正半隐式算法。10、无量纲数中，表征速度与当地音速之比的为Mach数，表征惯性力与粘性力之比的为Reynolds数，表征对流强度与扩散强度之比的为Peclet数。二、简答题（共44分）1、请列出CFD中理论研究相对于实验研究的优点。（5分）答：在CFD中，相对于实验研究，理论研究的优点主要有成本低、速度快、资料完备，并具有模拟真实条件和理想条件的能力。2、在流动与传热问题求解中，所需求解主要变量的控制方程都可以表示成通用形式。请写出具体表达式，并说明其中各项的物理意义。（5分）答：控制方程的通用形式为()div()div(grad)VSt，其中各项从左至右依次为非定常项、对流项、扩散项和源项。3、请说明单向坐标与双向坐标的物理意义。（5分）答：在不同的坐标方向上，扰动或影响的传递具有不同的特性。在双向坐标中，扰动可以向坐标轴的两个方向传递，同时该坐标上任一点处的物理量之值可受到两侧条件的影响；而在单向坐标中，扰动仅能向一个方向传递，同时该坐标上任一点处的物理量也仅受到来自一侧条件的影响。时间是单向坐标，而空间坐标可能是双向也可能是单向。4、请说明离散方程的各种误差及其来源。（6分）答：离散方程的误差包括截断误差、离散误差和舍入误差。截断误差是微分方程化为差分方程时略去高阶项所引入的误差；离散误差是由于将连续性问题离散化而产生的；舍入误差是在计算中由于计算字节有限引入的误差。5、请说明离散方程的相容性、收敛性及稳定性的物理意义。（6分）答：相容性定义为当时间、空间步长趋近于零时，离散方程的局部截断误差趋于零；收敛性定义为当时间、空间步长均趋近于零时，各个节点上的离散误差都趋近于零；稳定性定义为任一时层计算中所引入的误差都不会在以后各时层的计算中被不断放大，即舍入误差有界。上汽培训《计算流体动力学》试卷26、请说明SIMPLE算法的计算步骤。（7分）答：SIMPLE算法的计算步骤如下(1)假定一个速度分布，记为u0，v0，w0，以此计算动量离散方程中的系数及常数项；(2)假定一个压力场p*；(3)依次求解动量方程，得到u*，v*，w*；(4)求解压力修正值方程，得到p’；(5)根据p’改进速度值；(6)利用改进后的速度场求解那些通过源项物性等与速度场耦合的Φ变量，如果Φ并不影响流场，则应在速度场收敛后再求解；(7)利用改进后的速度场重新计算动量离散方程的系数，并用改进后的压力场作为下一层次迭代计算的初值，重复上述步骤，直到获得收敛的解。7.请画出采用有限容积法对二维平面域进行空间离散的网格图。（10分）答：NnweWPEsS三．计算推导题（10分）1.分别用解析法和差分法求解如下图所示一维热传导问题。△Yy△A△Xxy△A