计算流体力学从3到4 (多相流算法)

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共116讲 更新到第116讲
当前总时长:16小时50分23秒
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本课适合哪些人学习:

这次的计算流体力学从3到4,是关于多相流(Multiphase Flow)算法的课程。想必大家在用ANSYS FLUENT中,可能看到过下面关于Volume Of Fluid方法的参数设置:又或者在使用COMSOL的过程中,看到过Level Set方法的选项:但是我想绝大多数朋友主要是停留在应用层面,并没有去深究设置参数背后的意义和算法细节。希望通过这门课程,大家能更好地了解商业化的CFD代码中常用的多相流算法,能够知其然知其所以然。


你会得到什么:

没错,依然是三板斧课程目标:CFD理论知识和公式推导:不深究太多数学细节,小白友好,读书为代码服务,尽力做到知行合一!我们从不同网格的结构讲起,再聊到不可压缩流体的投影法,最后再详细地讨论一下Phase Field,Level Set和Volume Of Fluid方法。

代码演示和讨论:介绍一个三维,不可压缩,多相牛顿流体,二阶有限体积投影法,半交错,结构化,均匀,并行,多层自适应网格,有量纲的,有Level Set和VOF方法的,开源的,用于教学科研以及工业运用的,C 代码。

补充:详细直观的操作演示,学习实用CFD技巧和前沿知识!


课程介绍:


课程相关图片:

  • 第1讲 1.1 多相流算法的课程大纲
  • 第2讲 1.2 结构和非结构化网格,均匀和非均匀网格
  • 第3讲 1.3 交错,半交错和同位网格v1
  • 第4讲 1.4 交错,半交错和同位网格v2
  • 第5讲 1.5 问题讨论:网格中的棋盘振荡问题,以及近似投影法中的散度为零
  • 第6讲 1.6 流体力学中的Navier–Stokes方程以及动量方程中各项的含义
  • 第7讲 1.7 Navier–Stokes方程的求解过程,注意staggered pressure in time
  • 第8讲 1.8 问题讨论:从原始的投影法发展到现在近似投影法(approximate projection)
  • 第9讲 1.9 回顾一下之前讲过的网格和方程
  • 第10讲 1.10 不可压缩流动中的投影法的基本思想
  • 第11讲 1.11 不可压缩流动中的投影法,对照PPT讲解
  • 第12讲 1.12 问题讨论:投影法中是如何体现连续性方程的
  • 第13讲 1.13 问题讨论:为什么一些变量定义在中间时刻以及u⭐是定义在哪里的
  • 第14讲 1.14 对比我们的算法和CSDN上一篇关于投影法的算法博客
  • 第15讲 1.15 近似投影法和精确投影法的区别v1
  • 第16讲 1.16 近似投影法和精确投影法的区别v2
  • 第17讲 1.17 不可压缩流动中的四种近似投影法的区分
  • 第18讲 1.18 对流项的离散和MAC Projection,v1
  • 第19讲 1.19 对流项的离散和MAC Projection,v2
  • 第20讲 1.20 对比一下MAC Projection和Level Projection
  • 第21讲 1.21 问题讨论:算法中的convective fluexes是怎么来的?
  • 第22讲 1.22 问题讨论:SIMPLE算法的压力修正和Level Projection中压力修正的联系和区别
  • 第23讲 1.23 粘性项的离散
  • 第24讲 1.24 IAMR Bubble case的编译,运行和后处理v1
  • 第25讲 1.25 不可压缩流动求解的IAMR代码中的函数,对照PPT讲解
  • 第26讲 1.26 IAMR代码中的predict_velocity,mac_projection和velocity_advection函数
  • 第27讲 1.27 IAMR代码中的scalar_advection和scalar_update函数
  • 第28讲 1.28 IAMR代码中的velocity_update和level_projection函数
  • 第29讲 1.29 IAMR Bubble case的编译,运行和后处理v2
  • 第30讲 1.30 IAMR代码中的函数位置,都在NavierStokes.cpp文件中
  • 第31讲 1.31 回顾总结不可压缩流动求解的IAMR代码中的函数v1
  • 第32讲 1.32 回顾总结不可压缩流动求解的IAMR代码中的函数v2
  • 第33讲 1.33 回顾总结不可压缩流动求解的IAMR代码中的函数v3
  • 第34讲 1.34 问题讨论:讨论一下不同的近似投影法
  • 第35讲 1.35 硬核干货,详细解释不可压缩流动求解的IAMR代码v1
  • 第36讲 1.36 硬核干货,详细解释不可压缩流动求解的IAMR代码v2
  • 第37讲 1.37 硬核干货,详细解释不可压缩流动求解的IAMR代码v3
  • 第38讲 1.38 问题讨论:讨论一下level_projection中的算子符号
  • 第39讲 1.39 关于近似投影法的SIAM paper
  • 第40讲 1.40 问题讨论:为什么动量方程右端项需要离散到中间时刻?
  • 第41讲 1.41 使用Overleaf整理不可压缩流动的算法公式
  • 第42讲 1.42 开启新篇章,多相流的分类
  • 第43讲 1.43 多相流研究什么?
  • 第44讲 1.44 多相流中的气液两相流
  • 第45讲 1.45 气液两相流的Phase Field, Interface-tracking和Interface-caputuring算法概述
  • 第46讲 1.46 一款开源的用于流体动力学模拟的教学代码pyro2
  • 第47讲 1.47 pyro2的环境配置和计算流程
  • 第48讲 1.48 pyro2的算例运行和参数文件v1
  • 第49讲 1.49 问题讨论:conda环境配置的讨论
  • 第50讲 1.50 问题讨论:如何在pyro2的基础上设置自己的算例
  • 第51讲 1.51 pyro2对应的教科书和算例解释
  • 第52讲 1.52 水平集(Level Set)算法概述
  • 第53讲 1.53 体积分数(Volume Of Fluid)算法概述v1
  • 第54讲 1.54 问题讨论:体积分数怎么告诉我们哪里是水哪里是空气
  • 第55讲 1.55 多相流的控制方程以及求解流程
  • 第56讲 1.56 Level Set算法和VOF算法的对比
  • 第57讲 1.57 Level Set算法的细节v1
  • 第58讲 1.58 Level Set算法的细节v2,包含重整化(reinitialization)
  • 第59讲 1.59 问题讨论:Level Set算法中重整化(reinitialization)的频率
  • 第60讲 1.60 IAMR代码中的Reversed Single Vortex(RSV)算例
  • 第61讲 1.61 IAMR代码中的Rayleigh-Taylor(RT) instability算例
  • 第62讲 1.61 IAMR代码中的Rayleigh-Taylor(RT) instability算例_1
  • 第63讲 1.63 回顾Level Set算法的推进过程
  • 第64讲 1.64 Level Set函数控制方程的理解和重整化(reinitialization)的引入
  • 第65讲 1.65 重整化(reinitialization)的具体过程v1
  • 第66讲 1.66 重整化(reinitialization)的具体过程v2
  • 第67讲 1.67 重整化(reinitialization)过程的离散推导v1
  • 第68讲 1.68 重整化(reinitialization)过程的离散推导v2
  • 第69讲 1.69 RT和RSV算例的复现和ParaView中结果展示
  • 第70讲 1.70 IAMR中的Level Set推进和重整化(reinitialization)的代码v1
  • 第71讲 1.71 IAMR中的Level Set推进和重整化(reinitialization)的代码v2
  • 第72讲 1.72 体积分数(VOF)算法开篇, Gerris和Basilisk代码概述
  • 第73讲 1.73 开始阅读Popinet 2003年的JCP paper
  • 第74讲 1.74 三种不同的自适应网格(AMR)方法
  • 第75讲 1.75 问题讨论:AMR中的加密和解密
  • 第76讲 1.76 问题讨论:Cell-based,Patch-based,and Block-based AMR的优劣对比
  • 第77讲 1.77 AMR中的单层和多层求解
  • 第78讲 1.78 详细讲解JCP 2003 paper的引言部分
  • 第79讲 1.79 回顾网格和近似投影法的知识,Daniel和Ann工作的对比
  • 第80讲 1.80 Tree-based AMR的概念和数据结构v1
  • 第81讲 1.81 Tree-based AMR的概念和数据结构v2
  • 第82讲 1.82 JCP 2003 paper中的变量定义
  • 第83讲 1.83 问题讨论:商业软件的AMR和开源AMR代码的区别
  • 第84讲 1.84 简单地介绍一下AMReX的python接口pyAMReX
  • 第85讲 1.85 开源代码incflo的介绍和使用
  • 第86讲 1.86 不同代码(OF, incflo, SU2等)计算lid_driven case结果的对比
  • 第87讲 1.87 JCP 2003 paper中的时间离散和近似投影法
  • 第88讲 1.88 JCP 2003 paper中的多层求解的relaxing过程
  • 第89讲 1.89 问题讨论:体积分数的作用和relaxing operator的解释v1
  • 第90讲 1.90 问题讨论:体积分数的作用和relaxing operator的解释v2
  • 第91讲 1.91 JCP 2003 paper中的数值精度, 对流项, 和s mall cell问题的讨论
  • 第92讲 1.92 问题讨论:relaxing和多重网格求解器的问题
  • 第93讲 1.93 问题讨论:JCP 2003 paper中的近似投影法和Ann的paper中的区别
  • 第94讲 1.94 问题讨论:关于MAC Projection算出的压强和deformation tensor D※
  • 第95讲 1.95 JCP 2003 paper中的近似投影法,加密的准则和时机
  • 第96讲 1.96 问题讨论:近似投影法中的Approximate的含义是?
  • 第97讲 1.97 JCP 2003 paper中的数值结果和剩余部分
  • 第98讲 1.98 关于droplet和capillary wave两个例子在incflo上的运行
  • 第99讲 1.99 JCP 2009 paper中引言和时间离散部分
  • 第100讲 1.100 JCP 2009 paper中的空间离散部分
  • 第101讲 1.101 JCP 2009 paper中的interface reconstruction部分的讨论v1
  • 第102讲 1.102 JCP 2009 paper中的interface reconstruction部分的讨论v2
  • 第103讲 1.103 JCP 2009 paper中的interface reconstruction部分的讨论v2
  • 第104讲 1.104 关于incflo代码流程图的梳理任务
  • 第105讲 1.105 介绍一下incflo代码(包含VOF)流程图v1
  • 第106讲 1.106 介绍一下incflo代码(包含VOF)流程图v2
  • 第107讲 1.107 JCP 2009 paper中的interface advection和geometrical flux部分
  • 第108讲 1.108 JCP 2009 paper中的local projection部分v1
  • 第109讲 1.109 JCP 2009 paper中的local projection部分v2
  • 第110讲 1.110 JCP 2009 paper中的balance-force和surface tension部分
  • 第111讲 1.111 JCP 2009 paper中的height-function curvature部分
  • 第112讲 1.112 邀请 Washington State University的Prof. Hua Tan来详细讲解一下JCP 2009这篇paper
  • 第113讲 1.113 关于多相流课程的总结v1
  • 第114讲 1.114 全球CFD软件公司和产品梳理
  • 第115讲 1.115 关于多相流课程的总结v2
  • 第116讲 1.116 后续关于多相流研究以及和Machine Learning的结合
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首次发布时间:2025-11-08
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