Computational Fluid Dynamic Finite Diferences Matlab code that simulates fluid i...

资 源 简 介

Computational Fluid Dynamic Finite Diferences Matlab code that simulates fluid i...

详 情 说 明

本文介绍如何使用有限差分法和MAC方法在Matlab中模拟顶盖驱动方腔流动问题。顶盖驱动流是计算流体动力学(CFD)中的经典验证案例，通过顶壁的切向运动带动腔内流体形成循环涡。

核心算法采用MAC(Marker-and-Cell)方法，该方法通过交错网格处理压力-速度耦合问题。空间离散采用二阶中心差分格式，时间推进使用显式格式。压力泊松方程通过迭代法求解，确保速度场满足不可压缩条件。

实现要点包括：1) 建立交错网格系统，速度分量和压力分别存储在不同位置；2) 实施动量方程的离散形式，注意非线性项的迎风处理；3) 压力修正步采用适当的边界条件；4) 通过涡量-流函数可视化结果。

该模拟可以观察到随着雷诺数增加，方腔角区会逐渐出现二次涡结构。数值稳定性受CFL条件和雷诺数共同影响，需要合理选择时间步长。对于高雷诺数情况，可考虑添加人工粘性或改用更高阶离散格式。