द्रव प्रवाह, गर्मी हस्तांतरण और पायथन

Question

पूर्ण संपादन:

मैं पूरी समस्या के बारे में कुछ और जानकारी दूंगा। परियोजना शुरुआती चरण में है और मेरा प्रश्न वास्तव में केवल चीज़ के एक संकीर्ण हिस्से के बारे में है।

अंतिम लक्ष्य:
मैं वर्तमान में पाइथन में एक कठोर बाधा के आसपास गर्म हवा के प्रवाह को अनुकरण करने की कोशिश कर रहा हूं। मेरे पास हवा का स्थिर प्रवाह है, थोक में प्रवाह क्षणिक और अशांत है। पूरी कवायद का उद्देश्य को समझने के लिए
-इस हवा का प्रवाह बर्ताव
-इस बाधा
-इस हवा ठंडा गरमा और एयर दबाव

अब तक किया बूँदें है: ज्यादा
, बात शुरुआती चरण में है। मेरे पास 2 डी आयताकार डोमेन और एक गोलाकार बाधा है। जाल थोक और बाधा के बीच की सीमा पर बेहतर हो रहा है, क्योंकि वह जगह है जहां दिलचस्प चीजें हो रही हैं। वर्तमान में मैं केवल एयरफ्लो, कोई संवहन या गर्मी हस्तांतरण पर विचार नहीं करता हूं। मैं Navier-Stokes समीकरण को हल करने के लिए FEniCS सॉफ़्टवेयर संग्रह का उपयोग करता हूं। फेनिक्स कोरिन प्रक्षेपण विधि का उपयोग करते हुए एन-एस सॉल्वर के लिए एक उदाहरण के साथ आता है, मैंने इस उदाहरण को मेरी सेटिंग में अनुकूलित किया। मैं कठोर शरीर को नो-स्लिप सीमा की स्थिति वाले क्षेत्र के रूप में मॉडल करता हूं (यानी मैंने हवा प्रवाह की वेग शून्य पर सेट की है)। सॉल्वर अभी भी उस क्षेत्र में एन-एस समीकरण हल करता है, विशेष रूप से बाधा के अंदर दबाव समय के साथ बदल जाता है। शायद इससे बचने और थोक में एन-एस सॉल्वर को प्रतिबंधित करने का एक बेहतर विचार है। लेकिन फिलहाल मुझे नहीं लगता कि यह गति को बहुत प्रभावित करता है।

समस्या:
यह चीज़ काफी धीमी गति से चलती है। मुझे कोई फर्क नहीं पड़ता कि अंतिम सिमुलेशन में कुछ दिन लगते हैं, लेकिन वर्तमान में यह बाधा के आसपास केवल 2 डी द्रव प्रवाह है और जाल ठीक नहीं है क्योंकि मैं इसे अंत में होना चाहता हूं। मुझे उम्मीद थी कि यह तेजी से हो, क्योंकि जब गर्मी खेलती है तो यह बहुत जटिल हो जाएगी।

मेरे सवाल:

एक तेजी से एल्गोरिथ्म या विधि पायथन में नेवियर-स्टोक्स समीकरण को हल करने के लिए क्या है:
यह एक सवाल करने पर निर्भर करता?

मैं खरोंच से एक सॉल्वर लिखने के साथ बिल्कुल ठीक हूं, लेकिन यह वही प्रश्न उठाता है। आज सुबह यह मेरे लिए हुआ कि प्रक्षेपण विधि शायद सबसे बुरा विचार नहीं है, क्योंकि यह दबाव और वेग अपग्रेड को कम करता है, मैं इसे विभिन्न CPU कर्नेल को असाइन करने का प्रयास कर सकता हूं।

Answer 1

यदि आप इसे स्क्रैच से लिख रहे थे तो पाइथन वास्तव में एक अच्छा विकल्प होगा। लेकिन आपको इसे स्क्रैच से करने के लिए बहुत सारी पृष्ठभूमि की आवश्यकता होगी।

एक युग्मित समाधान एक कठिन समस्या है।

यह मुझे बताया गया है कि आप एक पैकेज का उपयोग कर रहे हैं - FEniCS (धन्यवाद, स्वेन)। मेरे मूल जवाब में कुछ संशोधन की जरूरत है। मैं भौतिकी के बारे में कुछ प्रश्नों के साथ शुरू करूंगा, फिर पैकेज में बदल जाऊंगा।

असम्पीडित नेवियर स्टोक्स हवा की तरह गैस पर लागू होता है यदि उस तापमान पर हवा के लिए मैक संख्या 0.1 से कम है। क्या यह आपकी समस्या का मामला है? यह शायद सच है, लेकिन मैंने सोचा कि मैं पूछूंगा।

नेवियर स्टोक्स आपकी ठोस बाधा पर लागू नहीं होता है। यदि आप पूरी चीज को एक जाल के साथ मॉडल करते हैं, तो आप ठोस का वर्णन कैसे कर रहे हैं? क्या यह एक उच्च चिपचिपाहट तरल पदार्थ है? यह समीकरणों की प्रणाली को असुरक्षित और हल करने में कठोर बना सकता है।यदि आप स्पष्ट एकीकरण का उपयोग कर रहे हैं तो यह स्थिर समय चरण आकार को भी प्रभावित करेगा।

क्या यह एक स्थिर प्रवाह या क्षणिक है? (स्थिर आसान है) प्रवाह लैमिनेर या अशांत है? (लैमिनार आसान है)

यह आपके तरल पदार्थ में आपकी ठोस बाधा और चालन/संवहन में गर्मी हस्तांतरण चालन है। द्रव में सतह के ठोस बाधा के साथ गति और थर्मल सीमा परतें होंगी जिससे आपके जाल को हल करना होगा। यही वह जगह है जहां ठोस और द्रव के बीच महत्वपूर्ण गर्मी हस्तांतरण हो रहा है। सीमा की स्थिति से दूर क्षेत्र क्षेत्र और तापमान तक संक्रमण को हल करने के लिए इन्हें ठोस सतह पर स्थानीय जाल की आवश्यकता होगी। क्या आपने इसे अपने जाल में ध्यान में रखा है?

ऐसा लगता है कि FEniCS परिमित तत्वों का उपयोग कर रहा है, लेकिन मुझे दस्तावेज़ों में कुछ भी दिखाई नहीं देता है जो मुझे बताता है कि आप कैसे गति और ऊर्जा समीकरणों को एक साथ जोड़ना चाहते हैं।

आपको यहां अच्छी सलाह लेने के लिए बहुत कुछ कहना होगा। भौतिकी Stackoverflow में कोई संख्यात्मक तरीकों है? आपको इसकी आवश्यकता होगी