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广义二维Navier-Stokes求解器,基于隐式格式的MATLAB代码和CFD技术,适用于层状不可压缩流。

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简介:
该求解器采用隐式格式的MATLAB代码,专门用于CFD(计算流体力学)模拟,特别是针对MATLAB二维Navier-Stokes方程的求解。它利用有限体积方法以及在MATLAB中嵌入的并置网格布置,能够有效地处理层流不可压缩流体中的稳态和非稳态问题。该求解器采用SIMPLE算法进行压力-速度耦合散度方案的空间离散化,并提供了多种选项,包括迎风差分、中央差分、二阶迎风差分、QUICK和FROMM等方案。此外,非稳态模拟的时间离散化也得到了支持。 隐式Crank-Nicholson单元中心梯度算法作为核心技术,提供了基于高斯单元、高斯节点和最小二乘梯度方案的选择。 为了确保数值稳定性,该求解器配备了多种矩阵求解器,例如GaussSiedel、GaussJacobi和IncompleteLU分解,用户可以自由编辑代码以调用MATLAB内置的求解器。 该工具能够处理2D ASCII格式的 Ansys-Fluent 网格文件(.msh),并支持导入所有网格数据。 用户可以选择以 Tecplot 二进制文件格式输出结果文件。 运行文件 NS_solve.m 即可启动求解器。 为了方便用户使用,提供了若干示例网格文件以及相应的边界条件文件。 这些边界条件设置存储在名为 BC 的文件夹中的 U.bc, V.bc 和 P.bc 文件中;用户可以仔细检查这些示例边界条件文件。 目前系统支持两种类型的边界条件:固定值和零梯度边界条件。

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  • 方法MATLAB CFDNavier-Stokes方程在
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    本研究开发了一种基于MATLAB的隐式CFD求解器,专门用于解决二维Navier-Stokes方程在层状不可压缩流中的问题。通过数值模拟,深入探讨了此类流动现象,并提供了高效准确的解决方案。 MATLAB代码CFD-求解器用于二维Navier-Stokes方程的层流不可压缩流动问题的计算。该求解器采用有限体积方法,并使用并置网格布置,能够处理稳态与非稳态情况。 1. 压力速度耦合:通过SIMPLE算法实现散度方案的空间离散化。 2. 对流项格式选择包括迎风、中心差分、二阶迎风、QUICK和FROMM方法。 3. 非稳态模拟采用隐式Crank-Nicholson时间离散化方式,以单元为中心的梯度算法提供高斯节点或最小平方方案选项。 4. 支持GaussSiedel, GaussJacobi及IncompleteLU分解矩阵求解器。用户可自由编辑代码使用MATLAB内置求解器。 网格输入:接受2D ASCII Ansys-Fluent格式(.msh)的全部和边界节点文件,输出支持Tecplot二进制文件格式。 运行该程序需要执行NS_solve.m脚本,并且在BC目录下设置U.bc, V.bc及P.bc等边界条件文件。当前版本支持固定值与零梯度两种类型的边界条件。 示例网格及其对应边界条件文件已提供,供用户参考学习使用。
  • CFD2D: 领域内Navier-Stokes方程-开源
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    CFD2D是一款用于求解二维空间内不可压缩流体流动问题的开源软件。通过数值方法解析Navier-Stokes方程,支持科研人员和工程师进行复杂流体力学现象的研究与分析。 CFD2D是一款开源软件,适用于Linux系统,用于求解单位正方形内任意二维域的无量纲不可压缩Navier-Stokes方程(NSE),该二维域具有Dirichlet边界条件以及“不做任何事情”的边界条件。空间离散化采用有限元方法(FEM)并使用近似均匀的三角形网格进行实现。 软件提供了两种FE空间选择,分别是所谓的MINI元素和Taylor-Hood元素。其中,MINI元素由连续分段线性的三次气泡函数及其速度气泡组成;而Taylor-Hood元素则完全由连续分段线性构成。在上述两种情况下,压力场均通过分段线性进行近似处理。 CFD2D支持固定和时间相关的制度,并提供基本的绘图工具。软件采用GMRES和CG迭代算法来求解线性系统。“Triangle”是用于生成网格的配套软件。
  • MATLAB-Cavity-NS:Navier-Stokes方程腔体问题,采有限差分及分数阶方法...
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    本项目提供一个基于隐式时间积分和有限差分空间离散化的MATLAB实现,用于求解二维腔内流动的Navier-Stokes方程,结合了先进的分数阶导数技术。 隐式格式的MATLAB代码用于解决二维导航贴纸中的Navier-Stokes方程,并提供了一个FORTRAN版本的2D Navier-Stokes有限差分求解器及矩阵求解器,该版本使用压缩稀疏列(CSC)存储方式和为利用这种存储而开发的一组工具。在OSX和GNU-Linux系统上安装时,请先克隆代码仓库,然后运行`make clean; make`命令进行编译。 要开始使用这个求解器,您需要一个Fortran编译器,推荐使用GNU-Fortran。根据个人需求,在Makefile中调整与编译器及用户特定配置相关的行(已知该版本能够完美兼容Gfortran)。完成对Makefile的修改后,通过运行`make clean`和`make`命令来编译求解器。 最终生成的可执行文件会位于./bin/目录下。为了更改输入变量,请编辑./nsconf.nml配置文件中的相应选项。在完成了方案设置并编译了求解器之后,您就可以开始使用它进行计算工作了。
  • MATLAB-Cavity-NS:Navier-Stokes方程腔体动问题,采有限差分及分数阶方法...
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    本项目使用MATLAB开发,专注于解决二维纳维叶-斯托克斯方程在封闭空间中的流体动力学问题。通过隐式格式、有限差分法和分数阶计算技术,提供精确的腔体流动数值模拟解决方案。 隐式格式的MATLAB代码用于求解二维导航贴纸中的Navier-Stokes方程。此外,还提供了一个具有CSC存储功能的2D Navier-Stokes有限差分求解器及矩阵求解器,并使用Fortran-GNU-Fortran编译器(与Matlab原始版本兼容)。该方案采用了压缩稀疏列(CSC)存储方式以及为利用这种方式开发的一系列工具。 在OSX和GNU-Linux系统上进行安装时,首先通过命令行执行`git clone https://github.com/sacastiblancob/cavity_NS.git`来克隆代码仓库。然后运行`make clean; make`以编译项目。编译完成后,可执行文件将位于./bin/目录下。 使用该求解器时,请确保安装了Fortran编译器(推荐使用GNU-Fortran)。在Makefile中根据需要调整与特定配置相关的行,并进行相应的修改后重新编译代码。要更改输入变量或配置参数,可以编辑`./nsconf.nml`文件中的相应设置。 完成上述步骤后,即可运行求解器并开始模拟过程。
  • MATLAB定常Navier-Stokes方程有限元计算.zip
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    本资源提供了一套基于MATLAB实现的二维定常不可压缩Navier-Stokes方程的有限元数值求解代码,适用于流体力学相关研究与教学。 版本:MATLAB 2019a 领域:基础教程 内容:二维定常不可压缩Navier-Stokes方程的有限元计算MATLAB代码.zip 适合人群:本科、硕士等教研学习使用
  • MATLAB-Cavity-NS:腔体动问题Navier-Stokes方程(含有限差分及分数阶方法)
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    本项目提供了一个使用MATLAB实现的二维Navier-Stokes方程求解器,专门针对腔体内流体动力学问题。采用隐式格式和有限差分方法,并结合分数阶导数技术进行精确计算。代码适用于研究与教学用途。 隐式格式的MATLAB代码用于求解二维Navier-Stokes方程(2D导航贴纸有限差分)。此外,还有一个使用Fortran-GNU-Fortran编译器以及压缩稀疏列(CSC)存储功能的2D Navier-Stokes有限差分求解器和矩阵求解器。要安装该程序,请在OSX或GNU-Linux系统上执行以下步骤:克隆GitHub仓库,修改Makefile中的相关配置行,并使用make命令编译代码。 具体操作如下: 1. 克隆项目文件。 2. 在Makefile中更改与编译器和用户特定配置相关的行(建议使用GNU-Fortran)。 3. 通过键入`make clean; make`进行编译,生成的可执行文件将位于./bin/目录下。 为了运行求解器,请修改./nsconf.nml文件中的设置。此文件中详细描述了可以更改的输入变量。配置完成后即可使用该程序。
  • MATLAB-Cavity-NS:Navier-Stokes方程腔体动问题,采有限差分及分数阶方法...
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    Cavity-NS是一款基于MATLAB开发的软件工具,专门用于求解二维纳维叶-斯托克斯方程在腔体流中的应用。该程序利用隐式格式和有限差分法结合分数阶方法进行高效计算。 隐式格式的MATLAB代码用于解决二维导航贴纸中的Navier-Stokes方程有限差分问题;FORTRAN语言提供了具有CSC存储功能的2D Navier-Stokes有限差分求解器及矩阵求解器,使用Fortran-GNU-Fortran编译器(和Matlab原始版本)。该代码集成了压缩稀疏列(CSC)存储,并配备了一组相关工具。在OSX和GNU-Linux系统上安装时,请先克隆仓库,然后通过make clean 和 make命令进行构建。 使用说明:运行求解器需要一个Fortran编译器,建议使用GNU-Fortran!您可以在Makefile中调整与编译器及用户特定配置相关的行(实际版本已完美兼容Gfortran)。修改完Makefile后,请输入make clean; make命令进行构建。生成的.out可执行文件将位于./bin/目录下。 为了更改输入变量,需编辑./nsconf.nml 文件中的设置参数。在完成方案配置和求解器编译之后,即可开始使用该程序了。
  • MATLAB-Cavity-NS:Navier-Stokes方程腔体动问题,采有限差分及分数阶方法...
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    本项目提供了一套基于MATLAB的隐式格式代码,用于求解二维Navier-Stokes方程在腔体流动中的应用。通过有限差分和分数阶方法实现高精度数值模拟。 隐式格式的MATLAB代码用于2D导航贴纸有限差分法求解Navier-Stokes方程,并且有一个使用Fortran-GNU-Fortran编译器(以及Matlab原始版本)实现的二维Navier-Stokes有限差分求解器和矩阵求解器。该程序采用了压缩稀疏列(CSC)存储方式,同时开发了一组工具来支持这种存储格式。 在OSX和GNU-Linux系统上安装时,请先使用git命令克隆代码库到本地,并执行`make clean; make`进行编译配置。为了运行求解器,您需要一个Fortran编译器(推荐使用GNU-Fortran)。随后,在Makefile中根据个人需求调整与编译器和用户特定设置相关的行。 完成上述步骤后,通过键入命令 `make clean` 和 `make` 进行程序的构建。生成的目标文件将位于 ./bin/ 文件夹内。您需要修改配置文件./nsconf.nml来设定输入变量和其他参数。一旦完成了这些设置并编译了求解器,就可以开始使用它进行计算任务了。 请确保在调整Makefile和配置文件时遵循正确的格式与语法规范以避免潜在的错误或问题。
  • 体在Navier-Stokes方程展开方法研究论文
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    本文探讨了针对不可压缩流体于二维层流条件下的纳维叶-斯托克斯方程,提出了一种基于分层展开的新解析求解策略。该方法旨在简化复杂流动问题的数学处理,并提供了对流体动力学现象更深入的理解和分析手段。 在解决Navier-Stokes方程的各种方法当中,层次扩展法已经表现出令人满意的效果。这项研究的目标是利用层级函数中的变量扩展来求解二维不可压缩流体的层流中Navier-Stokes方程,该方法基于有限元技术构建。 本段落所采用的扩展函数以Legendre多项式为基础,并在矩形元素内进行了调整,从而定义了角、边和面积相关的函数。与侧面以及组件区域关联的功能顺序被调节至所需或期望的程度。这种策略被称为“层次展开法”。 为了验证提出的数值方法的有效性,研究分析了文献中三个广为人知的二维问题案例之一。 实验结果表明该技术能够提供精确的结果,因此可以得出结论:分层扩展的方法在处理不可压缩流体的动力学问题上具有显著效果和实用性。
  • Matlab非定常Navier-Stokes方程.zip
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    这是一个基于MATLAB编写的用于求解二维非定常Navier-Stokes方程的代码包,适用于流体力学中的流动问题分析与仿真。 1. 版本:MATLAB 2014/2019a,包含运行结果。 2. 领域:智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划及无人机等领域的MATLAB仿真。 3. 内容:标题所示内容的介绍可在主页搜索博客中找到。 4. 适合人群:本科和硕士阶段的学生以及从事科研工作的教师,适用于学习与研究使用。 5. 博客介绍:热爱科学研究的MATLAB仿真开发者,在追求技术进步的同时注重个人修养提升。