请大家给我推荐一款模拟高超声速的软件吧

lyj_0602

请大家给我推荐一款模拟高超声速的软件吧，就是高马赫数的软件，比如马赫数等于20。谢谢大家了！

lwd1981

你还是“冲冠一怒”为高超，自己动手编一个吧。
M=20，目前市面上的软件，估计都不可靠，还有要根据你的问题来，
你需要计算的是啥？ 气动力？升力，阻力，还是力矩？ 还是气动热？等等，
还有你计算的是细长体还是吨头体？不同的诉求，对软件的要求不一样。
如果是细长体，产生的是激波不是那么强，真实气体效应主要局限在边界曾里面，
那问题要简单点，影响不是那么强烈，但是此时摩阻相对比较重要。这个时候Fluent估算个升阻比啥的还凑或，国内确实有人这么算，但是个人持保留意见。
如果是吨头体，头部强激波后面会有强烈的化学反应，这个时候热化学非平衡现象所带来的真实气体效应的影响就比较重要，但是这个时候摩阻不那重要，因此仅仅是升力，阻力，Fluent 还凑或，如果需要力矩，热流，那Fluent爱莫能助。Fastran 稍微好点，但是M=20估计也够呛。
M=20，如果非要用软件，那我建议你考虑CFD++吧，情况可能稍微好些。实际应用的时候还是具体问题具体分析吧。

lyj_0602

您好，一看你就是个在行的，请问CFD++在哪里能下载到，我再网上怎么搜索不到这款软件？

lwd1981

我回复你的帖子只是希望你根据你的问题来选择工具。
我本身没有软件，也不主张使用软件。呵呵
上面我只是简单谈了谈外流的计算，如果是内流，特别是超燃，问题比较复杂，
单纯的进气道优化计算，Fluent或者Fastran还凑活，如果要牵涉到燃烧室，牵涉到燃烧，那Fluent，Fastran，CFD++估计都够呛。燃烧室的冷态模拟和优化，Fluent或者Fastran倒还可以。

lyj_0602

您好，我研究的是外流场问题，主要针对高超声速飞行器方面，是不是Fastran比较更适合啊？Fluent这款软件在模拟高超声速是不是效果很不好啊？另外那个CFD++，这款软件在网上找不到，我翻墙也找不到。是不是这款软件还没有人破解？另外，我研究外场问题，对于这方面，您有什么建议没？

uesoft

我不理解，为什么Fluent等CFD对M=20不可靠，自己编的为什么可靠？

通流

我想问题不是马赫数，而是温度。
如果300K的气流的流速是马赫数的20倍，正激波后，温度就达到20000多度。这时候，气体分子会分解。这时候，一般的方程就不合适了。所以，问题不是软件本身，而是软件解的方程不合适了。

lwd1981

原帖由 uesoft 于 2012-9-2 01:01 发表

                               
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我不理解，为什么Fluent等CFD对M=20不可靠，自己编的为什么可靠？

主要有以下几个原因：
（1）Fluent等商业软件本身的材料数据库不包含高温情况下的属性数据，因此不适合。
（2）Fluent等商业软件的计算模型尽管包含多组元有限速率等化学反应模型，但是这些模型只适合于温度不太高的情况（大概《3000k的样子），缺乏适合计算高温热化学非平衡问题的多温度模型。
实际上，M数的物理意义是动能和内能的比值。M=20，此时来流的动能远远大于气体本身所携带的内能，
当经过强激波压缩后，几乎所有的动能将转化为气体的内能，导致气体分子发生振动，离解等化学反应。
也就是说，此时高温化学反应是重要的。而目前市面上的商业软件，处于国防安全，保密的考虑还是其他一些原因都将这部分功能去掉了，所以说他们不可靠。

uesoft

谢谢2位解答。
我还有如下疑问：
1，按理说，NS方程适合任意粒子，只要是数量众多即可。应该是不需要重新写方程的。
2，既然缺乏高温数据库，那应该把高温热物理性质数据库补齐，即可使用Fluent计算了。

lwd1981

原帖由 uesoft 于 2012-9-3 13:16 发表

                               
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谢谢2位解答。
我还有如下疑问：
1，按理说，NS方程适合任意粒子，只要是数量众多即可。应该是不需要重新写方程的。
2，既然缺乏高温数据库，那应该把高温热物理性质数据库补齐，即可使用Fluent计算了。

回答：
1，按理说，NS方程适合任意粒子，只要是数量众多即可。应该是不需要重新写方程的。
     基于连续介质假设的框架下的流动理论上讲NS方程都可以求解，这是不错。但是不同领域，NS方程的形式是不一样的，求解方法也不一样，不是一个简单的通用NS方程就了事的。举个例析，不可压缩NS方程和可压缩NS方程就不一样，求解方法差别巨大。对于普通的NS方程，通常是没有源项的，对于牵涉到化学反应的通常就牵涉到源项，是否有源项，源项是否具有强的刚性等，NS方程的求解方法大不相同。对于牵涉到高温真实气体效应的流动，NS方程牵涉到源项，而且源项的刚性很强，需要特殊处理的数值方法才可以求解，否则极不稳定，这个Fluent是否能够处理我不得而知。还有高超声速情况下，不比普通状态，牵涉到极强的激波，对数值算法的稳定性，特别是限制器的构造要求很高，不知道 Fluent这方面怎么样。而且高超声速通常气动热是重要的计算指标，自己编写的高精度程序尚且计算的不是特别好，更何况基于二阶格式的Fluent等商业软件呢。自己编写的程序，至少数值算法和限制器以及精度的控制自己可以把握，这是通用程序所不能达到的。

2，既然缺乏高温数据库，那应该把高温热物理性质数据库补齐，即可使用Fluent计算了。
    上面已经回答了，这不仅仅是高温热物理性质数据缺乏的问题，更重要的是缺乏用于计算热力学非平衡的多温度模型，以及多温度松弛过程的控制方程。还有Fluent计算气体内能的公式是否包含了振动温度和电子温度这部分，我不知道，因为常温下这些是不包含在内的。当然，你可以讲把这些添加进去就可以计算了吧，问题还不是那么简单，问题是一来Fluen的框架是基于常温常压的，是否允许添加这部分？二来，这部分添加进去之后，对计算的稳定性的影响不容忽视，你如何保证稳定性，因为求解器中很大一部分被Fluent所固定，你无法修改。再者，你都搞明白了，与其去弄一大堆UDF，为啥不自己编写？既然你都搞明白了，自己编写又有何难。

uesoft

1，你解释得很详细。
我没看Fluent的数值求解器。我猜测，Fluent作为最著名的CFD软件，应该有丰富的线性、非线性数值求解器，能够处理各种刚性或非刚性问题，其实也就是几种有限的常微分或偏微分数值求解器，这些在ANSYS、Matlab中都有，Fluent不可能没有。
至于Fluent没有加具体模型进去，自己可以加嚒，而且Fluent既然有化学反应模型，应该是考虑了完善的化学模型，不用担心他考虑不完善，既然你都能考虑到，他几百个博士肯定考虑到了。
2，与1相同。
如果你认为考虑这些会更准确，Fluent也认为更准确，它应该会加进去这些。自己编程序，好处是有成就感，缺点是不可持续。用商业软件，好处是可持续，缺点是要了解它要花很多时间，但总比自己编程序省时间。

onesupeng

一句话：目前没有通用的高超声速的软件

uesoft

原帖由 onesupeng 于 2012-9-5 11:32 发表
一句话：目前没有通用的高超声速的软件

我猜可能是没人研究的缘故，比如流固耦合，我认为NS本身就可以解决，因为从理论而言它是适应任何粒子系统，当然，流固耦合处网格如何处理，固体部分网格尺度如何处理，因为固体和流体，甚至流体本身都是有尺度问题的，比如管道和容器。所以本质上来说不是NS问题，是数值求解器研究问题，也就是说，是数学问题，不是物理问题。

lwd1981

1，你解释得很详细。
我没看Fluent的数值求解器。我猜测，Fluent作为最著名的CFD软件，应该有丰富的线性、非线性数值求解器，能够处理各种刚性或非刚性问题，其实也就是几种有限的常微分或偏微分数值求解器，这些在ANSYS、Matlab中都有，Fluent不可能没有。
至于Fluent没有加具体模型进去，自己可以加嚒，而且Fluent既然有化学反应模型，应该是考虑了完善的化学模型，不用担心他考虑不完善，既然你都能考虑到，他几百个博士肯定考虑到了。

关于1，我认为您还是调查调查一下Fluent开发代码的几个人的论文吧，或许您会对Fluent有更加清醒的认识。崇拜商业软件本身并没有错，但是了解其优势和劣势似乎更加重要，您说呢？”至于Fluent没有加具体模型进去，自己可以加嚒“，要是那么容易，Fluent和其他商业软件那就是一锤子买卖，因为用户买了之后，缺什么就可以自己加，永远不用花钱升级，自行升级就可以了，是不？那和OpenFoam有啥区别呢？一个“万金油”式的东西，你能够指望它能够在很专门的领域也能和专门领域的程序相媲美么？通用是以牺牲性能为代价的，比如数值精度，计算时间等等。“不用担心他考虑不完善，既然你都能考虑到，他几百个博士肯定考虑到了。”我当然不担心这个，他们当然能够考虑到这些，主要是您也要考虑到高超声速领域的敏感性，老美会把能够用于军事，国防的东东卖到国外，尤其是中国么？


2，与1相同。
如果你认为考虑这些会更准确，Fluent也认为更准确，它应该会加进去这些。自己编程序，好处是有成就感，缺点是不可持续。用商业软件，好处是可持续，缺点是要了解它要花很多时间，但总比自己编程序省时间。

在M=20，考虑高温真实气体效应不是更准确，而是必须。“它应该会加进去这些”，看看用户论文，看看Fluent开发人员发表的论文吧，还是那句话，考虑考虑高超声速领域的敏感性吧，呵呵，对吧？“自己编程序，好处是有成就感，缺点是不可持续”，自己编程绝对不是为了所谓的“成就感”，一来，没有人自己编程，又何来商业软件？而来，进入商业软件的东西一般都是很成熟，很成熟的算法和模型，这些至少和前沿先进算法，模型差距5～10年，甚至20年，一流的成果是不会直接在CFD里面拿来卖的。二来，不编写程序，不研究先进算法，与国外的差距只会越差越大。永远跟在美帝的屁股后面。
三来，CFD不仅仅是Computation，还有F&D。不编程，对CFD所牵涉到的F&D是很难有深刻理解的。四来（我个人的观点，无意冒犯大家，如有得罪，敬请原谅）国内CFD发展不如国外，一个很大的原因就是盗版软件猖獗，使得使用商业软件的门槛大大降低，一个直接的结果就是愿意坐下编程序的人越来越少，没有人编程，国内CFD如何发展？至少政府和软件商对此是都是负有责任的。看看国外，有几个实验室在使用商业软件的？他们不是不想用，而是无奈买不起，只能够自己开发代码。最后甚至很多商业软件商还请求实验室帮助开发。国内呢？”两弹一星“的精神还是要集成和发扬的嘛。
       我并不反对使用商业软件，但是使用商业软件之前至少了解基本的CFD理论，了解软件的优势和劣势，而不是对软件盲目使用，盲目崇拜。这也是我这个贴的本意。

[ 本帖最后由 lwd1981 于 2012-9-5 10:51 编辑 ]

uesoft

1,“我当然不担心这个，他们当然能够考虑到这些，主要是您也要考虑到高超声速领域的敏感性，老美会把能够用于军事，国防的东东卖到国外，尤其是中国么？”
回复：
我不了解情况，也许美国政府要求Fluent公司给中国专门编译一个卸除了高超声速功能的版本。根据我对美国市场经济的了解和分析，这几乎是美国政府不可能做的事情，Fluent公司应该也不可能做这样的事情。这样的盗版维护起来很麻烦。如果Fluent做到了，也许是因为中国航天航空垄断行业太有钱了，总是买他们的正版，所以他们可以专门卸除你们需要的功能。
2，“进入商业软件的东西一般都是很成熟，很成熟的算法和模型，这些至少和前沿先进算法，模型差距5～10年，甚至20年，一流的成果是不会直接在CFD里面拿来卖的。”
回复：
我认为这些所谓的一流算法，其实充满了不完善或很多风险，因此需要时间检验，否则若真的好得不得了，人们一定蜂拥而至争先使用。也就是说，需要一个V&V过程。
3，“国内CFD发展不如国外，一个很大的原因就是盗版软件猖獗，使得使用商业软件的门槛大大降低，一个直接的结果就是愿意坐下编程序的人越来越少，没有人编程，国内CFD如何发展？”
回复：
得出这样的结论证明你不懂软件市场，或者至少没长期编过程序。
4，“CFD不仅仅是Computation，还有F&D。不编程，对CFD所牵涉到的F&D是很难有深刻理解的。”
回复：
想精通所有的领域是困难的，我认为CFD需要计算机软件专业人员和物理学家、数学家共同工作。而且我认为NS方程已经足够了，目前主要研究网格尺度对精度和速度的数值计算影响。也就是说，目前CFD的困难其实可以从数学家那里找到办法，并不需要物理学和流体力学家。