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第2章 計算流體力學(xué)仿真

策馬奔騰 飛鳥(niǎo) 4022527 字 2024-06-21 12:39:16
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1996年,那是一個(gè)進(jìn)機房還要穿鞋套的年代,計算機可是個(gè)新鮮玩意,學(xué)生的私人電腦當然是幾乎不存在的,就連學(xué)校的機房,除非獲得學(xué)院或者更高級的審批,否則也只能靠著(zhù)學(xué)生證每天用最多一個(gè)小時(shí)而已。

此時(shí)常浩南就坐在一臺不知道什么品牌的電腦前面,看著(zhù)顯示器上面熟悉而又陌生的畫(huà)面。

經(jīng)典流體力學(xué)計算軟件Fluent,并且相對于1996年來(lái)說(shuō)算是比較新的版本。

最古老的fluent只是個(gè)偏微分方程求解器,本身甚至沒(méi)有網(wǎng)格劃分功能,那樣的話(huà)工作量還要再多上幾倍不止。

雖然常浩南有了系統buff可以做到行云流水的操作,但是1996年的電腦本身實(shí)在是做不到行云流水的反應,而他目前最缺的就是時(shí)間。

不過(guò)即便如此,三維建模過(guò)程也還是需要額外的軟件來(lái)完成,比如達索公司的CATIA。

“這下真的是爺青回了,雙重意義上的?!?/p>

常浩南看著(zhù)眼前的CRT顯示器、軌跡球鼠標和win95界面暗想道。

“浩南,你什么時(shí)候學(xué)會(huì )的這些東西?”站在常浩南身后的吳懿范眼神中帶著(zhù)好奇。

他關(guān)心的當然不是常浩南正在進(jìn)行的仿真建模工作本身,而是后者對于電腦極為嫻熟的使用。他認識一個(gè)華夏人民大學(xué)的大佬,在大二的時(shí)候就通過(guò)電腦編程賺了二十多萬(wàn)元,一度成為他心中的偶像。

“當然是在你去校外聯(lián)絡(luò )生意的時(shí)候?!背:颇项^也不回地說(shuō)道。

而同樣在站在常浩南身后的張漫和周書(shū)萬(wàn)則是已經(jīng)幾乎驚掉了下巴,臉上滿(mǎn)是難以置信的表情。

相比于幾乎不怎么對學(xué)業(yè)上心的吳懿范,他們兩個(gè)人可是知道對飛機這種復雜結構進(jìn)行建模有多么困難,哪怕只是把圖紙上早就畫(huà)好的東西給原樣轉移到電腦上面,對于一個(gè)生手來(lái)說(shuō)也是天文數字般的工作量。

然而這一切在常浩南的手中卻是如此的舉重若輕,隨著(zhù)他操作著(zhù)鍵盤(pán)和鼠標的手指翻飛,一架大三角翼常規布局的戰斗機模型逐漸出現在了電腦屏幕上。

等效機翼模型,完成

全機氣動(dòng)模型,完成

中途機房管理老師過(guò)來(lái)提醒他們時(shí)間到了,害怕常浩南受到打擾的吳懿范果斷把自己的一個(gè)小時(shí)加在了這臺電腦上,隨后周書(shū)萬(wàn)和張漫也陸續貢獻出了自己的學(xué)生證。

進(jìn)氣道建?!?/p>

發(fā)動(dòng)機建?!?/p>

“呼……”

在系統的“指導”下,常浩南幾乎進(jìn)入了一種忘我的工作狀態(tài),當他終于完成了所需要的建模工作時(shí),才發(fā)現竟然已經(jīng)過(guò)去幾個(gè)小時(shí)了。

“這就……結束了?”張漫有些目瞪口呆地看著(zhù)面前的屏幕,雖然剛剛全程觀(guān)看了整個(gè)建模過(guò)程,但用四個(gè)小時(shí)的時(shí)間做出一個(gè)精細度如此之高的三維模型還是讓她有一種不真實(shí)感。

“嚴格來(lái)說(shuō)當然沒(méi)有?!背:颇仙炝藗€(gè)懶腰,身體向后靠在椅背上:“但是我們課程只要求進(jìn)行氣動(dòng)設計,所以機載設備、內部結構之類(lèi)的就不去管它了,反正我們知道這架飛機肯定是能飛起來(lái)的?!?/p>

“厲害啊,南哥,我覺(jué)得就算是咱們學(xué)院的教授,也沒(méi)幾個(gè)能比你更熟練的吧?”張漫絲毫沒(méi)有吝惜對于常浩南的贊美,而且對他的稱(chēng)呼也已經(jīng)出現了變化。

本來(lái)以為組里面的大腿是周書(shū)萬(wàn),結果這個(gè)之前看上去有些瘋瘋癲癲的常浩南才是真正的隱藏大佬!

不,學(xué)神!

學(xué)神的瘋瘋癲癲怎么能叫瘋瘋癲癲呢?那是常人不懂得神的想法罷了。

“如果只論仿真模擬這方面的話(huà),那還真差不多?!?/p>

常浩南伸手摸了摸自己茂密的頭發(fā),身體向后靠在椅背上,露出一個(gè)自信的微笑。他也不是吹著(zhù)嘮,在這方面全世界都未必能找出比他更熟練的人。

“但我們之前說(shuō)的是要算出這架飛機的性能?”吳懿范撓了撓頭,他雖然也看出了常浩南厲害,但實(shí)在是不想自己給自己上強度。

“當然,不過(guò)計算過(guò)程會(huì )比較耗費時(shí)間,所以我這次只算進(jìn)氣道部分的性能,接下來(lái)只要對機體外流場(chǎng)采用有限體積法求解歐拉方程,進(jìn)氣道內流場(chǎng)采用有限體積法求解N-S方程,就可以獲得比較典型的進(jìn)氣道性能數據了?!?/p>

常浩南一邊把模型文件保存起來(lái),一邊打開(kāi)fluent準備進(jìn)行下一步操作。

對于復雜外形的網(wǎng)格生成,可采用分區結構網(wǎng)格或整體非結構網(wǎng)格,分區結構網(wǎng)格計算效率高,但是網(wǎng)格生成自動(dòng)化程度低,非結構網(wǎng)格的的特點(diǎn)則與之相反。

系統作為一個(gè)“科研導師”,自然是把這兩種技術(shù)全都教給了常浩南,但后者需要選擇其中一種輸出到面前的電腦上。

雖然96年的新版本軟件已經(jīng)可以劃分網(wǎng)格,但功能還不是很完善,考慮到這個(gè)年代計算機的性能跟二十多年后相比還是小有差距,常浩南最終選擇了計算效率更高的前者。

“27號機,你們的上機時(shí)間又要到了,這次……”就在這個(gè)關(guān)鍵時(shí)候,機房老師的聲音再次從門(mén)口傳來(lái),而這次他們已經(jīng)沒(méi)有另一個(gè)學(xué)生證可以拿來(lái)用了。

“用我的吧?!?/p>

清冷的女聲從常浩南身后的一排響起,幾人回過(guò)頭,看到一個(gè)長(cháng)發(fā)披肩、身穿淡藍色連衣裙、戴著(zhù)圓框眼鏡的高挑女生站了起來(lái),把一張紅色封面的證件遞給了機房老師:“我這邊下機了,之后算他們的?!?/p>

那個(gè)證件顯然不一般,機房老師只是掃了一眼,甚至沒(méi)有再往手中的本子上記什么就轉身走出了機房。

“謝謝……”

人家畢竟是幫了個(gè)大忙,因此在機房老師離開(kāi)之后,常浩南連忙出言感謝,但開(kāi)口之后卻又拿不太準對方到底是老師還是學(xué)生。

“姚夢(mèng)娜,博士二年級,應該算是你們的學(xué)姐?!?/p>

姚夢(mèng)娜一邊做了個(gè)簡(jiǎn)單的自我介紹,一邊離開(kāi)自己剛剛使用的電腦來(lái)到了常浩南幾人旁邊:“只要你們不下機,這臺電腦就能一直用下去,不用擔心再有人來(lái)打擾了?!?/p>

“實(shí)在太感謝學(xué)姐了,我們……”

吳懿范也堆著(zhù)笑臉連忙感謝道,然而話(huà)才說(shuō)到一半就被打斷了:“沒(méi)關(guān)系,正好我也想接著(zhù)看你們準備怎么繼續做下去,是要對整機進(jìn)行流體力學(xué)模擬么?”

顯然姚夢(mèng)娜同樣對于常浩南正在進(jìn)行的建模很感興趣,但由于剛才四個(gè)人說(shuō)話(huà)的聲音很小,她并沒(méi)能聽(tīng)清具體的內容。

常浩南點(diǎn)點(diǎn)頭:“是的,準備用fluent進(jìn)行全粘性奈維斯托克斯方程的數值求解?!?/p>

聽(tīng)到這個(gè)答案之后的姚夢(mèng)娜微微瞪圓了眼睛。

她確實(shí)沒(méi)想過(guò)這幾個(gè),或者說(shuō)這個(gè)看上去還是本科生的準備玩這么大——她從剛才就已經(jīng)注意到了前面一排的這幾個(gè)人,自然知道全部工作都是由正坐在電腦前面的這一個(gè)人完成的。

實(shí)際上即便是已經(jīng)讀到博士二年級的姚夢(mèng)娜,也只是才開(kāi)始逐漸接觸航空器的計算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模擬而已。

“應該不介意我在旁邊看一下吧?”姚夢(mèng)娜雖然用的是疑問(wèn)的語(yǔ)氣,但沒(méi)等常浩南回答就已經(jīng)坐到了旁邊的一張椅子上:“或許我還能幫上一些忙?!?/p>

話(huà)雖然這么說(shuō),但姚夢(mèng)娜自己其實(shí)也沒(méi)有一個(gè)特別清晰的思路,她主要還是想通過(guò)常浩南的做法尋找一些靈感。在眼下這個(gè)時(shí)間當口,數字化設計和計算機模擬對于整個(gè)華夏的航空設計人員來(lái)說(shuō)都還是個(gè)新鮮東西。

就在二人說(shuō)話(huà)的功夫,常浩南已經(jīng)把剛剛完成的建模導入到了fluent里面,并且開(kāi)始進(jìn)行有限體積法的網(wǎng)格化處理。

“呵……”

接下來(lái)才是他表演的時(shí)刻。

這個(gè)年代的fluent還沒(méi)有漂亮的圖形化界面和大量可以直接調用的預設模型,尤其是對于超音速流體動(dòng)力學(xué)這樣的復雜模擬,更是只能完成其中的一部分內容。

不過(guò)這些并不能難倒已經(jīng)知道了接下來(lái)所有步驟的常浩南。

既然現有軟件只能完成一部分工作,那就用Fortran語(yǔ)言寫(xiě)一個(gè)求偏微分方程組數值解的算法出來(lái)。

然后通過(guò)調用外部程序的方式來(lái)操作Fluent完成可以偷懶的那部分,再利用腳本實(shí)現自動(dòng)化運算。

旁邊看著(zhù)的姚夢(mèng)娜剛開(kāi)始還抱著(zhù)相對輕松的心態(tài),但僅僅閉眼打個(gè)哈欠之后她就發(fā)現自己已經(jīng)完全跟不上思路。

尤其常浩南的代碼輸入速度幾乎要起飛,讓她根本來(lái)不及看清楚每一段代碼的作用,更別提把整個(gè)過(guò)程記下來(lái)了。

“那個(gè)……”

姚夢(mèng)娜有些遲疑地開(kāi)口,想要問(wèn)問(wèn)常浩南具體的數值模擬思路,但是一時(shí)間還有點(diǎn)拉不下臉來(lái)直接向本科生請教問(wèn)題,只好換了個(gè)委婉一些的說(shuō)法。

“我們能對一下思路么,我的想法好像和你有點(diǎn)不太一樣?”

“好啊,先說(shuō)一下你的思路,我看看有什么問(wèn)題?!?/p>

常浩南再次完全沉浸在了工作中,加上才剛剛重生幾個(gè)小時(shí)而已,因此下意識地以為自己還是在研究所里面帶實(shí)習生。

“???”

一句話(huà)讓姚夢(mèng)娜差點(diǎn)破防。

不是,什么叫你看看有沒(méi)有什么問(wèn)題???

真把自己當標準答案了?

這么自信的嘛?

而且最重要的是……

她根本想不出一個(gè)完整思路??!

姚夢(mèng)娜連續做了幾個(gè)深呼吸,又拍了拍自己的胸口才緩過(guò)這口氣來(lái)。

“不……不用了,你說(shuō)一下你的想法,我自己對比一下就好?!?/p>


更新時(shí)間:2024-06-21 12:39:16