下板不动, 上板匀速平板间流动(c++)【转载】
摘自《FLUENT流体工程仿真计算实例与分析》,程序略有修改
两个间距为1cm水平平板,如下图所示:
充满着运动黏度系数υ=1cm2/s的液体。上板做水平运动并在0.1s时间内,速度线性由0线性地增加到10cm/s,如下图所示:
通过对N—S方程的简化,可由下面的抛物线方程来描述
流动区域在z=0和z=0.1cm之间,初始条件为u(z,0)=0cm/s,边界条件为:u|z=0=0,u|z=1=Ucm/s,U为上板移动速度
取Δz=0.1cm,Δt=0.001s,沿板的铅垂方向把空间离散为11等步长的节点,计算各点处的流速,边界条件可取节点i=1(z=0)和i=11(z=1cm)的流速
求解方程的程序代码:
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
}
运行结果:
不同时刻的速度变化:
生成该图的matlab代码:
position=[0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1];
t_01=[0.000 0.086 0.202 0.386 0.684 1.162 1.903 3.017 4.633 6.905 10.000];
t_02=[0.000 0.543 1.128 1.794 2.573 3.490 4.554 5.763 7.097 8.524 10.000];
t_03=[0.000 0.826 1.668 2.544 3.463 4.435 5.463 6.543 7.668 8.825 10.000];
t_04=[0.000 0.935 1.876 2.829 3.799 4.789 5.799 6.829 7.876 8.935 10.000];
t_05=[0.000 0.976 1.954 2.936 3.925 4.921 5.925 6.936 7.954 8.976 10.000];
t_06=[0.000 0.991 1.983 2.976 3.972 4.970 5.972 6.976 7.983 8.991 10.000];
t_07=[0.000 0.997 1.994 2.991 3.990 4.989 5.990 6.991 7.994 8.997 10.000];
t_08=[0.000 0.999 1.998 2.997 3.996 4.996 5.996 6.997 7.998 8.999 10.000];
t_09=[0.000 1.000 1.999 2.999 3.999 4.998 5.999 6.999 7.999 9.000 10.000];
t_10=[0.000 1.000 2.000 3.000 3.999 4.999 5.999 7.000 8.000 9.000 10.000];
plot(position,t_01,position,t_02,position,t_03,position,t_04,position,t_05,position,t_06,position,t_07,position,t_08,position,t_09,position,t_10,'marker','.')
xlabel('板上位置(m)')
ylabel('速度(m/s)')
legend('t=0.1s','t=0.2s','t=0.3s','t=0.4s','t=0.5s','t=0.6s','t=0.7s','t=0.8s','t=0.9s','t=1s','Location','Best')
legend('boxoff')
box off
不同高度的速度变化图
生成该图的matlab代码:
t=[0
0.1
position_0=[0
0
position_1=[0
0.086
position_2=[0
0.202
position_3=[0
0.386
position_4=[0
0.684
position_5=[0
1.162
position_6=[0
1.903
position_7=[0
3.017
position_8=[0
4.633
position_9=[0
6.905
position_10=[0
10
plot(t,position_0,t,position_1,t,position_2,t,position_3,t,position_4,t,position_5,t,position_6,t,position_7,t,position_8,t,position_9,t,position_10,'marker','.')
ylim([0 11])
xlabel('时间(s)')
ylabel('速度(cm/s)')
legend('z=0cm','z=0.1cm','z=0.2cm','z=0.3cm','z=0.4cm','z=0.5cm','z=0.6cm','z=0.7cm','z=0.8cm','z=0.9cm','z=1cm','Location','BestOutside')
legend('boxoff')
box off