OpenFOAM
Построение расчётных моделей течения и теплообмена, настройка граничных условий, выбор решателя и анализ результатов.
Учебная лаборатория
Лаборатория вычислительной техники
Здесь студенты осваивают современные методы программирования и численного моделирования, применяя их к задачам теплофизики, гидродинамики и теплообмена.
От физической модели — к расчёту Программирование и вычислительная теплофизика
Инструменты
Программная среда современного инженера
Студенты знакомятся как с готовыми вычислительными пакетами, так и с программированием собственных алгоритмов для обработки данных и решения инженерных задач.
ЛОГОС
Решение задач вычислительной гидродинамики и теплопереноса в инженерной постановке с использованием современных численных методов.
Python
Численные расчёты, обработка данных, построение графиков и автоматизация повторяющихся этапов вычислительного эксперимента.
Расчётный процесс
Как создаётся численная модель
Работа начинается с физической постановки задачи и завершается проверкой результата: программное обеспечение не заменяет понимание процесса, а расширяет возможности анализа.
От геометрии к полям скорости и температуры
Студенты последовательно проходят основные этапы вычислительного исследования и учатся контролировать корректность расчёта на каждом из них.
01
Физическая постановка
Определение процесса, допущений, свойств среды и искомых величин.
02
Геометрия и сетка
Создание расчётной области и её разбиение на конечные объёмы или элементы.
03
Модель и граничные условия
Выбор уравнений, параметров модели и режимов на границах области.
04
Расчёт и анализ
Контроль сходимости, визуализация полей и физическая интерпретация результата.
Типовые задачи
Что моделируют студенты
Учебные задачи связаны с реальными процессами теплофизики и гидродинамики и позволяют увидеть, как уравнения превращаются в расчётную модель.
Течение в трубах и каналах
Распределение скорости и давления, развитие потока, влияние геометрии канала и режима течения.
Теплообмен в потоке
Связь гидродинамики с переносом теплоты, распределение температуры и локальная интенсивность теплообмена.
Построение расчётных сеток
Выбор размера ячеек, локальное сгущение сетки и оценка того, как дискретизация влияет на точность решения.
Сопоставление модели и физики
Анализ сходимости, проверка балансов и сравнение расчёта с аналитическими решениями или экспериментальными данными.
Вычислительный кластер
Ресурсы для расчёта сложных моделей
В состав лаборатории входит вычислительный кластер. Он позволяет переходить от учебных примеров к более детальным расчётам, использовать крупные сетки и выполнять серии вычислительных экспериментов.
Параллельные расчётыРазделение задачи между вычислительными узлами.
Крупные сеткиРабота с моделями, требующими большего объёма памяти.
Серии вариантовСравнение геометрий, режимов и граничных условий.
Научные задачиПоддержка учебных и исследовательских проектов кафедры.
Результаты обучения
Что получает студент
Главный результат — способность не только запустить программу, но и самостоятельно сформулировать задачу, построить модель и критически оценить расчёт.
01
Понимание связи между физической постановкой задачи и её математической моделью.
02
Навыки работы с OpenFOAM, ЛОГОС и Python в инженерных задачах.
03
Построение геометрии, расчётной сетки и корректных граничных условий.
04
Решение задач течения, теплопереноса и сопряжённого теплообмена.
05
Контроль сходимости и проверка физической достоверности результата.
06
Визуализация полей, обработка данных и представление итогов расчёта.