利用非正交非交錯網格之流體計算

Abstract

在流場問題越來越複雜的今日, 使用控制容積法, 以傳統之直角交錯綱格配置, 對於 不規則邊界流場問題不易解決, 本研究因而採用非正交曲線座標。由於交錯綱格的各 個速度分量分別置於不同計算格子上, 故在解各個動量方程式時, 因不同之控制容積 其離散方程式 (discretized eq.)之係數需分別計算, 不僅在程式編纂時費事且耗電 腦時間, 非交錯綱格是把計算之變數置於同一點, 其計算過程則無上述交錯綱格之麻 煩, 因此本研究採用非交錯綱格配置。 非交錯綱格的方法除用Rhie和Chow在計算主格子面上之速度, 以相鄰兩主格子動量差 分方程式線性內插求之的線性內插法外, 本研究另提出, 唯源項使用平均值, 而其餘 與Rhie和Chow方法相同的混合法; 及提出以對流為主導的流場計算時, 計算主格子面 上的動量差分方程式各係數, 是取相鄰主格子動量差分方程式相對應各係數之平均值 的平均法。並對此三種方法進行測試與比較, 所測試的問題包括: 一維發散管道流 , 二維非黏滯 Hiemenz, 加熱的 Boussinesq 流及空穴流等四種問題。 結果顯示混合法在各種情形下有較好的結果, 因此是最佳的選擇, 而平均法則次之 , 線性內插法只適合於當動量方程式中的源項很小或是無源項的狀況。