OpenFOAMslides-01 (Презентации)

PDF-файл OpenFOAMslides-01 (Презентации) Компьютерный практикум по специальности (64002): Лекции - 11 семестр (3 семестр магистратуры)OpenFOAMslides-01 (Презентации) - PDF (64002) - СтудИзба2020-08-25СтудИзба

Описание файла

Файл "OpenFOAMslides-01" внутри архива находится в папке "Презентации". PDF-файл из архива "Презентации", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "компьютерный практикум по специальности" из 11 семестр (3 семестр магистратуры), которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

OpenFOAM course, part 1: theoretical foundations offinite volume approachSibgatullin I.sibgat@ocean.ru,Moscow Lomonosov State UniversityMarch 10, 2016Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20161 / 20To work in CFD, one needs a solid background in both fluidmechanics and numerical analysis; significant errors have been madeby people lacking knowledge in one or the other.Estimation of numerical errors.

A qualitatively incorrect solution of aproblem may look reasonable (it may even be a good solution ofanother problem), the consequences of accepting it may be severe.Computational Methods for Fluid Dynamics.Professor Joel H. Ferziger, Dr. Milovan PerićIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20162 / 20“OpenFOAM is first and foremost a C++ library, used primarily to createexecutables, known as applications.”OpenFOAM User GuideIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20163 / 20Conservation principlesConservation laws can be derived by considering a given quantity of matteror control mass (CM) and its extensive properties, such as mass,momentum and energy.Z d+ sources + flows through boundariesφρ dΩ =dtzero 0ΩCMIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20164 / 20The conservation equation for mass:dm=0.dt(1)On the other hand, momentum can be changed by the action of forces andits conservation equation is Newton’s second law of motion:d(m~v ) X ~=F ,dt(2)where t stands for time, m for mass, ~v for the velocity, and ~f for forcesacting on the control mass.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20165 / 20CM approach is used to study the dynamics of solid bodies, where the CM(sometimes called the system) is easily identified.In fluid flows, however, it is difficult to follow a parcel of matter.

It is moreconvenient to deal with the flow within a certain spatial region we call acontrol volume (CV), rather than in a parcel of matter which quicklypasses through the region of interest. This method of analysis is called thecontrol volume approach.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20166 / 20Closer look to control volumeIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20167 / 20φ – conserved intensive property (for mass conservation, φ = 1; formomentum conservation, φ = ~v ; for conservation of a scalar, φ representsthe conserved property per unit mass) The corresponding extensiveproperty Φ can be expressed as:ZΦ=ρφ dΩ ,(3)ΩCMΩCM stands for volume occupied by the CMLHS of each conservation equation for a control volume can be written:ZZZddρφ dΩ =ρφ dΩ +ρφ (~v − ~vb ) · ~n dS ,(4)dtdtΩCMΩCVSCVΩCV is the CV volume,SCV is the surface enclosing CV,~n is the unit vector orthogonal to SCV and directed outwards,~vb is the velocity with which the CV surface is moving.For fixed CV ~vb = ~0, first derivative on the RHS becomes a local (partial).The last term is usually called the convective (or sometimes, advective)flux of φ through the CV boundary.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20168 / 20∂∂ = ∂t:If CV does not change in time vb = 0, ∂tCVZZZd∂ρφ dΩ =(ρφ) dΩ +ρφ (~v , ~n) dS =dt∂tΩCMΩCV(5)SCV(Homework: Consider “Differentiation under the integral sign”https://en.wikipedia.org/wiki/Differentiation under the integral signand describe its connection to differentiation over CM and to ReynoldsTransport Theorem.)Z ∂(ρφ) + div (ρφ~v ) dΩ(6)=∂tΩCVIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 20169 / 20Mass Conservation∂∂tφ→1Zρ dΩ + ρ~v · ~n dS = 0 .ZΩ(7)(8)SBy applying the Gauss-Ostrogradsky divergence theorem to the convectionterm, we can transform the surface integral into a volume integral.Allowing the control volume to become infinitesimally small leads to adifferential coordinate-free form of the continuity equation:∂ρ+ div (ρ~v ) = 0 .∂tIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVM(9)March 10, 201610 / 20Momentum Conservation∂∂tZΩφ → ~vZX~ .ρ~v dΩ + ρ~v (~v , ~n) dS =F(10)(11)STo express the right hand side in terms of intensive properties, one has toconsider the forces which may act on the fluid in a CV:body forces (gravity, centrifugal and Coriolis forces, electromagneticforces, etc.).surface forces (pressure, normal and shear stresses, surface tensionetc.);Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201611 / 20Momentum Conservation∂∂tZZρ~v (~v , ~n) dS =ρ~v dΩ +ΩZS~f ρ dΩ +ΩZ~σn dS .(12)S~f – body mass forces per unit of mass, σ~n – surface forces per unit of area.σ~n = ~σ i ni , ~σ i – surface forces per unit of area on i-th coordinate plane.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201612 / 20Momentum Conservation∂∂tZZρ~v (~v , ~n) dS =ρ~v dΩ +ΩZS~f ρ dΩ +ΩZ~σn dS .(12)S~f – body mass forces per unit of mass, σ~n – surface forces per unit of area.σ~n = ~σ i ni , ~σ i – surface forces per unit of area on i-th coordinate plane.ZZZZ∂i~ρ~v dΩ + ρ~v v ni dS =f ρ dΩ + ~σ i ni dS .(13)∂t ΩSΩSIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201612 / 20Momentum Conservation∂∂tZZρ~v (~v , ~n) dS =ρ~v dΩ +ΩZS~f ρ dΩ +ΩZ~σn dS .(12)S~f – body mass forces per unit of mass, σ~n – surface forces per unit of area.σ~n = ~σ i ni , ~σ i – surface forces per unit of area on i-th coordinate plane.ZZZZ∂i~ρ~v dΩ + ρ~v v ni dS =f ρ dΩ + ~σ i ni dS .(13)∂t ΩSΩSZ ΩZ ∂i~f ρ + ∇i ~σ i dΩ .(ρ~v ) + ∇i (ρ~v v ) dΩ =∂tΩIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 2016(14)12 / 20Momentum Conservation∂∂tZZρ~v (~v , ~n) dS =ρ~v dΩ +ΩZS~f ρ dΩ +ΩZ~σn dS .(12)S~f – body mass forces per unit of mass, σ~n – surface forces per unit of area.σ~n = ~σ i ni , ~σ i – surface forces per unit of area on i-th coordinate plane.ZZZZ∂i~ρ~v dΩ + ρ~v v ni dS =f ρ dΩ + ~σ i ni dS .(13)∂t ΩSΩSZ ΩZ ∂i~f ρ + ∇i ~σ i dΩ .(ρ~v ) + ∇i (ρ~v v ) dΩ =∂tΩ∂(ρ~v ) + ∇i (ρ~v v i ) = ~f ρ + ∇i ~σ i .∂tIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVM(14)(15)March 10, 201612 / 20Scalar ConservationX∂(ρφ) + ∇i (ρφv i ) =Fφ(16)∂tFφ – sources and fluxes through boundariesDiffusive transport is always present (even in stagnant fluids), and it isusually described by a gradient approximation, e.g.

Fourier’s law for heatdiffusion and Fick’s law for mass diffusion:Zdfφ =Γ grad φ · ~n dS ,(17)Swhere Γ is the diffusivity for the quantity φ.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201613 / 20Difference between solids and fluidsFluid is a substance that continually deforms (flows) under an appliedshear stress.Fluid is a substance whose molecular structure cannot resist any shearforce applied to it.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201616 / 20Difference between solids and fluidsFluid is a substance that continually deforms (flows) under an appliedshear stress.Fluid is a substance whose molecular structure cannot resist any shearforce applied to it.In ideal fluid:~σ~n = −p~n(19)Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201616 / 20Difference between solids and fluidsFluid is a substance that continually deforms (flows) under an appliedshear stress.Fluid is a substance whose molecular structure cannot resist any shearforce applied to it.In ideal fluid:~σ~n = −p~n(19)In viscous incompressible fluid: ~σ~n = ~σ i ni = σ ik ~ek niσ ik = −pg ik + 2µe ikIlias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVM(20)March 10, 201616 / 20Difference between solids and fluidsFluid is a substance that continually deforms (flows) under an appliedshear stress.Fluid is a substance whose molecular structure cannot resist any shearforce applied to it.In ideal fluid:~σ~n = −p~n(19)In viscous incompressible fluid: ~σ~n = ~σ i ni = σ ik ~ek niσ ik = −pg ik + 2µe ik(20)In viscous compressible fluid (second viscosity assumed to be 0):2ikσ = − p + µ div ~v g ik + 2µe ik3Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 2016(21)16 / 20Difference between solids and fluidsAn ideal elastic solid will deform under load and, once the load is removed,will return to its original state.

Some solids are plastic. These deformunder the action of a sufficient load and deformation continues as long asa load is applied, providing the material does not rupture. Deformationceases when the load is removed, but the plastic solid does not return toits original state.Ilias Sibgatullin (Moscow University)OpenFOAM course 1: theory of FVMMarch 10, 201617 / 20Difference between solids and fluidsAn ideal elastic solid will deform under load and, once the load is removed,will return to its original state.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5137
Авторов
на СтудИзбе
440
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее