流體力學中定常問題為什麼要用非定常的方法解答？

1樓：吳迪-Wallenberg

看了一下回答，大部分人都是從方程的角度去寫答案。但我有點其他的看法。

其實我個人對這個問題本身就充滿了疑問，就是題主為什麼覺得不需要用非定常的方法解答。因為在我看來用非定常的方法解答才是天經地義。用定常問題去解，更多的是走了乙個捷徑罷了。

CFD本質是要模擬自然界中的物理現象，那麼請問，誰能保證這些物理現象一定是定常的？

如果問題本來就不是定常的，又為什麼用定常的方法去解答？

所以我不知道為什麼題主覺得不需要用非定常的方法解答。

定常方法什麼時候用？那看你關注的量是什麼。

你關注激波位置，可能定常的方法沒有太大問題（非定常演算法的解求時間平均可能也有不錯的結果）

你關注公升力係數，可能定常的方法就不那麼優秀。

你關注聲場？忘掉定常解吧...

演算法/方程我覺得都是次要的，如果把CFD變成數學的遊戲，可能就是捨本逐末的開始。

請從最基本的物理原理開始思考，可能才是正途。

以上，上一張圖，Naca0012 的聲場，以防有人說我沒搞過CFD，2333

演算法CE/SE

2樓：

1根據多年fluent使用經驗，有時候穩態不能收斂就改為非穩態計算，屢試不爽。

2編寫簡單流動計算程式時，使用有限容積法，如果是非穩態問題會發現求解矩陣主元裡包含了非穩態項，這很可能改善了方程矩陣的對角佔優特性，所以穩定性(魯棒性)提高了。比如頂驅方腔流動，穩態時，離散方程對角不佔優，但改為非穩態計算，效果立竿見影。

3流體力學門外漢，有誤多指正！

3樓：科學匠人

換一種簡單視角看

穩態cfd問題大多數是非線性方程求解。

迭代方法可以說都是牛頓迭代。

直接牛頓迭代要求初始猜測解接近最終解，這一般是不可能搞定的。

所以退而求其次採用偽牛頓方法，就是在雅可比矩陣對角線上加點東西增強對角優勢。

額外的偽時間項實際上是一種對角增強方式。

當然，在一些情況下可以不用對角增強。比如非線性不那麼強烈的時候，如亞聲速層流翼形在一些情況下可以直接上牛頓迭代，相當於cfl無窮大。

4樓：「已登出」

做了一些open channel的CFD模擬，需要使用VOF model。在軟體裡似乎VOFmodel 要求模擬必須是unsteady的。我不是做CFD理論的，但是覺得多數情況下對於湍流問題，我覺得insteady的模擬看起來比steady的讓人放心

5樓：程迪

感覺扯方程型別的沒說到點子上，定常問題用非定常求解在本質是因為流體力學方程的非線性，導致即使是最終會達到乙個定常狀態的問題的解不僅和邊值條件有關，還和初值條件和系統經歷的歷史過程有關。

例:Mach反射，超聲速風洞啟動～超聲速進氣道啟動，可燃氣體點火，層流向湍流轉化和層流化等

6樓：劉建新

話說就沒人吐槽一下對於不可壓縮流動是可以直接解定常問題的麼？這個問題本身就是個偽問題。。上面回答的都是做可壓縮的呢。。

7樓：

如果做成定常問題，要解矩陣，雖然用迭代方法，但是收斂前得到的解任然是不大能用的（應為不滿足輸運方程）。

如果變成非定常問題，系統應該會自己回歸的定常解，在完全回歸之前，雖然不是完全定常，但是解仍然滿足輸運方程，一般也可以用了，對收斂的要求可以稍微寬鬆一些，而且也更直觀。