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SIMPLE算法是目前工程上,特别是水动力数值模拟中,应用最为广泛的一种流场计算方法,它属于压力修正法的一种。传统意义上的SIMPLE算法是基于交错网格的。SIMPLE是英文Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations的缩写,意为“求解压力耦合方程组的半隐式方法”。该方法由Patankar与Spalding于1972年提出,是一种主要用于求解不可压流场的数值方法(也可用于求解可压流动)。它的核心是采用“猜测-修正”的过程,在交错网格的基础上来计算压力值,从而达到求解N-S方程的目的。

SIMPLE算法的基本思想可描述如下:对于给定的压力场(它可以是假定的值,或是上一次迭代计算所得到的结果),求解离散形式的动量方程,得出速度场。因为压力场是假定的或不精确的,这样,由此得到的速度场一般不满足连续方程,因此,必须对给定的压力场加以修正。修正的原则是:与修正后的压力场相对应的速度场能满足这一迭代层次上的连续方程。据此原则,我们把由动量方程的离散形式所规定的压力与速度的关系代入连续方程的离散形式,从而得到压力修正方程,由压力修正方程得出压力修正值。接着,根据修正后的压力场,求得新的速度场。然后检查速度场是否收敛。若不收敛,用修正后的压力值作为给定的压力场,开始下一层次的计算。如此反复,直到获得收敛的解。

在求解过程中,如何获得压力修正值(即如何构造压力修正方程),以及如何根据压力修正值确定“正确”的速度(即如何构造速度修正方程),是SIMPLE算法的两个关键问题。





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