Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена (1185910), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Первый тип — это задачи, использующие при решении метод установления, когда поля искомых функций сохраняются во время счета, и обработка результатов расчета проводится в самом конце решения задачи. Второй тип — это задачи с послойным счетом, когда обработка результатов должна вестись в процессе проведения расчета, так нак результаты на каждом слое забиваются результатами последующего слал. К таким задачам относятся, например, задачи газовой динамики, использующие метод характеристик, задачи пограничного слоя, нестационарные задачи. В паиете ГАММА принята определенная схема прикладной задачи.
Связь программы задачи с Монитором осуществляется через стандартные врезки, которые вводятся в тело программы перед записью ее в Пакет. Врезки устроены таким образом, что они ие меняют алгоритма программы задачи. По своему назначению модули Пакета делятся на три вида: модули аадач (МЗ), базисные модули (БМ) и сервисные модули (СМ). Программа прикладной задачи, включенная в Пакет, оформляется в виде модуля задачи. Модуль вадачи может быть монолитным или составным.
Монолитный модуль не содержит внутри себя других модучей. Составной модуль задачи может состоять из двух и более модулей и может включать в себя не только БМ и СМ, но и модули других задач. СМ предназначены для обработки результатов расчетов. Модули; выполняющие все прочие функции в модулях задач, относятся к базисным. К БМ также отйооятся и модули, осуществляющие передачу данных от одного модуля к другому. Библиотека модулей задач, базисных и сервисных модулей состоит из трех частей: 1) текстов программ МЗ, БМ, СМ; 2) текстов описаний модулей; 3) наталога библиотеки. Библиотека задач разбита на разделы, разделы — на параграфы. Библиотека базисных и сервисных модулей подразделяется только па разделы. Программы аадач н модулей написаны на языках программирования ФОРТРАН или АЛГОЛ-60 и оформлены в виде 274 ЭРВВОРТ1ХЕ или РНОСЕРРВЕ соответствеппо.
Их текст в оттрапслироваииом виде находится в личной библиотеке Пакета ка МЛ. Тексты программ, эаписапиые иа яэыке программироваиия при помощи Редактора текстов, также хранятся иа МЛ. Тексты описаиии задач и модулей написаны иа русском яаыке и содержат краткую ииформацию о методике, лежащей в основе даяиой программы, полную инструкцию па подготовке исходиых данных и перечеяь выводимых иа печать результатов.
Каталог библиотеки состоит иэ каталога разделов и каталога задач, БМ, СМ, в которых даны имена и названия вклэочеияых в Пакет задач, БМ и СМ. 3 И. Модулыпай анализ и генерация программ решения задач пограничного слоя Как было отмечало в продудыщем параграфе, часть Мокитора Пакета, ответственная эа создание программ задач — Плаиировщик — состоит иэ генераторов программ для каждого класса эадач. Модульный аяалиэ раэяостиых методов решения задач пограпичпого слоя (см.
гл. 5) позволяет выделить осиовиыо фуикциопалькые группы модулей. В одну группу объедивяются модули, имеющие одииаковое назначение. Модули, входящие в эти группы, назовем баэисиыми модулями первого уровпя. В программе решения любой аадачи должеи присутствовать хотл бы один БМ иэ каждой фупкциоиальяой группы.
Кроме модулей первого уровкл в программе могут участвовать и модули второго уровня, ие вхо'дящие в состав фупкциоиальиых групп. Баэисиыми модулями группы РАТА осуществляется ввод исходпых даяиых (число уравнений второго порядка, количество уэлов, точпость и т. п.), строится сетка, а также вводятся даипые для расчета распределения температуры, градиента давления и т.
д., если это яеобходимо. Для решения системы уравнений пограничного слоя наряду с граничными условиями ца стенке и во вяешвем потоке иеобходимо задавать профили искомых функций для некоторого х = хе. Группой модулей 1ХРНО задаются эти начальные профили, а группой СВАХ задаются граничные условия задачи. Начальпыо условия, необходимые при рсшепии иестациопариых задач, ставятся в группе модулей 1ХСО. Вычисление коэффициектов уравнений в представлекилх (5,3Л), (5.3,2) осуществляется в группе СОЕР.
Фуикциоиальпое иаэначеиие группы модулей ЯСНЕМ состоит в задании раэиостиой схемы расчета; в этих модулях вычисллются коэффициенты раэиостиых уравнений. В группе САЬС представлены методы решеиия этих раэиостных уравнений. Модулями группы ЧЕЬЧ вычисляется составляющая скорости и Обычно поперечная компонента скорости и иаходится иа уравнения, неразрывности.
Группой модулей ЕХ1Т осуществляется вывод реэультатов. Блок 1Х1Т1А1,, состоящий иэ модулей групп 1ХРВО, СВАХ, 1ХСО, СОВР, полностью определяет математическую яостаковку задачи. Иэ пего информация передается в блок ЭТЕР (счет шага), в который входят модули иэ групп ЯСНЕМ, САЬС, ЧЕЬЧ. Этот блок определяет метод решения аадачи, а модули группы РАТА определяют тот вариаит, который будет просчитал, 18е 275 и-»1 при у -» со. Ыо)гуль СКАН2 задает условие для расчета.
течения сжимаемого однородного газа: в=»=0, Ь=Ь (Г) при у=О, Ь- 1 при у- о. Модуль СКАг(З задает граничные условия для задачи со вдувом: О *з «*Зг «( '< л<«(„, при у =О, з< Ь -'~ 1 при у -» оо. Ь=Ь„, О, л-»1 Построенном программы конкретной задачи руководит генератор, который и собирает модули-«кирпичики» в «здание» програмв«ы. Модули каждой функциональной группы имеют одинаковое название, совпадающее с названием группы, но отличаются символом (зто может быль цифра или буква), который добавляется к концу имени. В качестве примера приведем возможный состав функциональных групп. ВАТА1 осуществляет ввод исходных данных и построение сетки для стационарных задач, ПАТА2 — для нестационарных.
В обоих случаях сетка равномерная. Неравномерная сетка для зтих задач строится соответственно модулями ПАТАЗ и ПАТА4. Модули групп 1ХРКО задают начальные профили: 1НРК01— профиль Блазиуса, 1ХРК02 — линейный, 1НРКОЗ вЂ” кусочно-линейный, 1ХРК04 — «ударный». Модуль СКАН1 задает граничные условия для расчета течения несжимаемой жидкости: я=и=О при у=О, Модулем ПЧС01 задаются начальные условия: и = П(х), о = О при с = О. Модуль 1НС02 — программа задачи для расчета стационарного пограничного слоя в сжимаемом газе, которая вырабатывает начальные условия при г = О для нестационарной задачи.
Модулями СОЕР1 задается система уравнений, описывающая течение несжимаемой жидкости в пограничном слое на пластине (системв уравнений Прандтля); СОЕР2 — система уравнений, описывающая течение сжимаемого газа; СОЕРЗ вЂ” система уравнений, описывающая нестацпонарное течение сжимаемого газа (плоский случай) . Модули БСНЕМ аадзют разностные аппроксимации. Так, в модуле ЯСНЕМ1 вычисляются козффициенты разностных уравнений в основном ревностном методе; в модуле ЯСНЕМ2 — в методе, обладающем свойством сильной стабилизации высокочастотных возмущений (см. и. 5.3.7). Модулями группы САНС решаются разностные уравнения. Модулем САЕС1 это делается методом скалярной прогонки, САЕС2 — векторной, САЕСЗ вЂ” итерационным методом.
Модулем ЧЕЕЧ1 осуществляется вычисление составляющей скорости и в основном разностном методе; модуль ЕХ1Т1 производит выдачу иа печать (запись на магнитную ленту) результатов расчета стационарной задачи, ЕХ(Т2 — ностацпопарной. Генератор имеет в своам распоряжении несколько «скелетоз» программы. Под скелетом понимаем программу, в которой отражена схема решения задачи.
В определенных местах программы предусматривается вызов соответствующих подпрограмм-модулей. Но имена этих подпрограмм пе названы, а только известна функциональная группа, в которую они входят. Благодаря действию динамического загрузчика в роли переключателя имена модулей можно варьировать и получать в зависимости от,этого различные «тела» программ.
У генератора можно выделить три функции и в соответствии с этим три этапа работы, которые осуществляются в один сеанс на ЭВМ. Первый этап: генератор-процессор входного языка. Он получает описание математической модели задачи на входном языке Пакета — языке директив, В основном от пользователи требуется назвать конкретные модули соответствующих функциональных групп, перечислить константы и параметры задачи. При этом пользователь Пакета не обязан знать структуру будущей программы, порядок следования модулей; его не волнуют вопросы интерфейса модулей по данным, Второй этап: планирование вычислений. По информации, полученной и обработанной на первом этапе, и по информации, заложенной в Пакете, планировщик выбирает «скелеты Определяет конкретные имена модулей, которыми нужно его заполнить, планирует интерфейс по данным.
Результатом работы второго этаца является таблица макроопределений, которая будет использована на третьем этапе. Третий этап: макропроцессор. По информации, заложенной в «скелетах» и модулях, и по таблицам макроопределений средствами нестандартного сервиса из «скелета» получается рабочая программа, пронвводнтся настройка текстов испольвуемых в пей модулей.
Полученная программа может быть оттранслирована, записана в библиотеку Пакета. Далее, тело программы, созданное генератором, передается программе Счет, которая проводит расчет по этой программе. Э (2. Комплекс программ для численного решения уравнений Нанье — Стокса Этот комплекс, разработанный группой сотрудников Института проблем механики, представляет программную реализацию ма' тематической модели конвективного тепло- и массообмена, рассмотренную в Ц 6.1 и 6.6. Первый вариант комплекса был реализован на языке АЛГОЛ применительно к ЭВМ БЭСМ-4М [16), (17), (21).
Вариант комплекса на языке ФОРТРАН применительно к ЭВМ серии ЕС реализован в (16) — [20). Данный параграф написан по материалам препринта [Щ (см, также (23)). 12лй Входные н выходные данные. Исходная информация физического характера, необходимая для осуществления численного моделирования с помощью данного комплекса, следует из харак-' тера начальных и граничных условий и определения критериев подобия, рассмотренных в зз 6Д и 6.6. Требуется знать: 277 1) Геометрию (плоская й О, осесимметричпая й = 1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
