Сравнение экспериментального, теоретического и вычислительного методов


Вычислительная аэродинамика в своем развитии прошла три этапа ( см. таб. 1 ). Каждый последующий этап базируется на более полной модели течения. На рис. 2, 3 приведена относительное  быстродействие ЭВМ и относительная стоимость расчета. Структура основных методов расчета параметров течения приведены на рис. 4.

Таблица 1

Метод

Преимущества

Недостатки

Эксперимент

1. Получение наиболее близких к реальным результатов.

1.     Сложное оборудование.

2.     Проблемы моделирования.

3.     Обработка полученной информации. Корректность измеренных значений.

4.     Сложность измерений.

5.     Высокая стоимость.

Теоретический

1. Получение информации в виде формул.

1.Ограниченность простейшими конфигурациями.

2. Обычно применим только к линейным задачам.

Численный

1.     Нет ограничений, связанных с нелинейностью.

2.     Описание сложных физических процессов.

3.     Описание эволюции течения.

1.     Погрешность округления.

2.     Проблемы задания

 граничных условий.

3. Высокая стоимость ЭВМ.

 

Основные этапы математического моделирования

Сравнение экспериментального, теоретического и вычислительного методов Рис. 1

 

Структурные элементы математического моделирования вместе со связями показаны на рис. 1.

          Математическая постановка задачи базируется на физической модели рассматриваемых течений, которая строится на основе имеющихся данных об объекте исследования.

          Характеризующие математическую модель исходные уравнения и граничные условия с помощью конечно-разностных методов преобразуются в дискретную модель.

          В результате реализации дискретной модели на одном из этапов программирования создают программу для ЭВМ. Решение тестовых задач и анализ результатов позволяет убедиться в работоспособности разработанных алгоритмов и программ.

          Решение конкретных задач и анализ полученных результатов позволяет судить об эффективности и применимости разработанных алгоритмов.

          Если обнаружится несоответствие расчётных и экспериментальных данных - это значит, что физическая модель, математическая модель или дискретная модель не адекватны изучаемому объекту. В этом случае проводятся дополнительные исследования. Процесс исследования продолжается до момента устранения несоответствия.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: