Математическое моделирование и компьютерный эксперимент. Артемов М.А - 23 стр.

                                                  ∞

                             q ( t ) =−λ(0) ∇ T −∫λ ′( ζ) ∇T( t −ζ )dζ .
                                                  0


                             2.4. Пакеты прикладных программ
Развитие вычислительной техники и её программного обеспечения качественно видоизменили
труд инженера-конструктора, ученого или исследователя. В число его инструментов вошли
системы автоматизированного проектирования – САПР/CAD-systems (Computer
      Aided Design), системы автоматического инженерного анализа – CAE-systems (Computer
Aided Engineering) и другие. Следует отметить, что настоящее поколение систем инженерного и
научного анализа характеризуется наличием возможности не только выполнять собственно
компьютерный эксперимент, но и самостоятельно проводить построение, хотя бы пока и
достаточно простых, геометрических моделей. Использование построенных сложных
геометрических     моделей    и    дискретизации    расчетной   области,   выполненные    в
специализированных конструкторских системах проектирования, характерны для большинства
современных “тяжелых” систем. Таким образом, можно констатировать, что начало
формироваться новое поколение программных средств – “динамических” САПР, соединяющих в
себе возможности как CAD-, так и CAE-систем.
      В настоящее время создано несколько достаточно совершенных пакетов, предназначенных
для решения сложных задач вычислительной гидродинамики, в том числе с учетом процессов
тепло- и массообмена, многофазности потоков и химических реакций между компонентами смеси.
К числу лидеров мирового рынка тяжелых пакетов CFD (Computational Fluid Dynamics) – класса
относятся такие программные системы, как PHOENICS, STAR-CD, FLUENT, CFX TaskFlow и др.
Однако ввиду высокой стоимости использование их в учебном процессе российских вузов в
ближайшем будущем представляется весьма проблематичным. Исключение, пожалуй, составляют
пакеты ANSYS и STAR-CD, ввиду особой политики руководства фирм ANSYS Inc. и группы
Adapco – Computational Dynamics, предоставляющей при определенных условиях полугодовые
лицензии для некоторых университетов, а затем продлевающих срок их действия. В число этих
учебных заведений включен и Воронежский госуниверситет.
      Как и любой другой “тяжелый” пакет такого уровня, ANSYS и STAR-CD допускают
несколько возможных вариантов и последовательностей решения конкретных задач. Поэтому
строго регламентировать очередность действий пользователя было бы неверно. Тем не менее,
разработчики пакета сочли необходимым рекомендовать основные этапы моделирования с
помощью программных систем такого типа.
      Процесс численного или компьютерного моделирования течений жидких или газообразных
сред обычно не начинается непосредственно с прямого использования CFD-программы. Очень
важно отдавать себе отчет в том, что к пакетам ANSYS и STAR-CD, или любой другой CFD, CAD
или CAE-системе, нужно относиться как к инструменту, помогающему ученому или инженеру в
понимании физической природы исследуемого явления или процесса. Результаты моделирования
течений жидкости или газа зависят прежде всего от корректности постановки задачи, выбранной
стратегии исследования и задания входных данных, таких как:
              • Геометрия области течения
              • Свойства жидкости
              • Граничные условия
              • Параметры, управляющие решением
       Для успешного моделирования такая информация должна быть физически реалистична и
правильно представлена для компьютерного анализа. Основные шаги, которые необходимо
предпринять до начала CFD-моделирования, таковы:
   • Формулировка задачи течения в физических терминах (формулировка физической модели
     процесса).
   • Определение количества необходимой для последующего физического анализа информации,
     ее достаточность и обоснованность.
   • Оценка возможностей и особенностей проведения компьютерного эксперимента с помощью
     конкретного пакета прикладных программ для того, чтобы гарантировать корректность
     формулировки математической модели и возможности ее численного решения с помощью