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中心技術報告

NCREE-2012-011

時間 2012-10-22
標題 PISO算法之物件導向程式架構設計
作者 [王仁佐] [黃昭勳] [王俊盛]
摘要 本文主要研究以物件導向程式語言C++為基礎,建立一套計算流體動力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)中迭代求解壓力場及速度分布的運算子分裂的壓力隱式算法(Pressure Implicit with Splitting of Operator, PISO)。所採用的數值計算方法為現今廣泛應用的有限體積法(Finite Volume Method, FVM),其主要用來求解瞬態不可壓縮流體動力學問題。本研究最大之特點在於整體程式架構之設計乃結合FVM與PISO方法之基本觀念與演算程序設計而成,因此將程式類別主要分成三大部份,分別為流場 (Field)類別與壓力控制容積(Pressure-Control Volume)與及速度控制容積(Velocity-Control Volume),其中速度控制容積類別又可分為u控制容積(u-Control Volume)、v控制容積(v-Control Volume)及w控制容積(w-Control Volume)三個方向速度分量之類別。為了詳細說明各類別之內容與類別間關係,採用統一建模語言UML(Unified Modeling Language)來說明整個程式架構設計與運作流程,此外為了瞭解程式演算程序之正確性,進行流體熱傳導之數值算例的分析,經由運算結果可知,有限體積法解出的數值解精確度非常高。
關鍵字 有限體積法、PISO算法、計算流體動力學(CFD)
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