平板层流边界层编程说明论述.pdf

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平板层流边界层编程说明 一、程序的功能 采用四阶Runge-Kutta法分析二维平板层流边界层流动。 求解:流场内无量纲流函数及其各阶导数,画出速度分布曲 线。 二、问题的描述 η U∞ f ???? ?1 f ?0?? 0, f ??0?? 0 已知条件:来流速度U∞。 三、问题的分析 平板层流边界层流动沿厚度方向的速度分布具有相似性,即 无量纲流函数f只是η的函数,故其满足的微分方程、边界条 件及无量纲速度分布表达式如下: 1 微分方程: f ??? ? ff ?? ? 0 2 边界条件: 壁面:? ? 0, f ? 0, f ? ? 0 外边界:? ? ?, f ? ?1 无量纲速度分布为: ? u ? ? f ? ?U ? ? v 1 ? ? ? ??f ? ? f ? ??U ? 2 U ? x 四、程序的原理说明 设定η合理的分析范围和步长,采用改进的四阶Runge-Kutta 法进行求解: 1. 求解关于置换函数g的常微分方程组,确定待定系数β; ?dg ? 1 1 ? g ?g??? ? gg?? ? 0 ? 2 2 dz g1?0? ? 0 ? 转换为常微分方程组 ?dg ?g 0 ? 0 ? 2 ? ? ? ??????????? ? g3 g2 ?0? ? 0 dz ?g??0? ? 0 ? g ?0? ?1 ? ?dg3 1 3 ? ? g1g3 ??g???0? ?1 ?? dz 2 四阶Runge-Kutta法求解 ? ? ? ? ? g ?zn ? ???????????? 1 f ???0? ? 3 ?? ? 2. 求解关于无量纲流函数f的常微分方程组,得到无量纲速度; ? 1 ?df f ??? ? ff ?? ? 0 1 ? f ? 2 ?d? 2 f1?0? ? 0 ? 转换为常微分方程组 ? ? f ?0? ? 0 ?df2 ? ??????????? ? f3 f2 ?0? ? 0 ? f ??0? ? 0 ?d? 1 df 1 f3 ?0? ? 3 ? 1 ? 3 ? f ???0? ? 3 ? ? f1 f3 ?? ? ??d? 2 ? u ? ? 四阶Runge-Kutta法求解 ?U ??????????? ? ? v ? ? ? ??U ? 五、程序框图 设定η合理的分析范围和步长 采用四阶Runge-Kutta法求解置换函数

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