S. V. Patankar 和 D. B. Spalding 提出了分布阻力的概念，来表征壳程固体表面对流体流动的影响，即把壳程内的换热管束、支撑板以及折流挡板等固体结构看成是多孔介质的骨架，用体积多孔度来表示流体流动所占有的空间占到整个换热器名义空间的百分比，形成了简化的换热器流体流动和传热的数学模型。这种方法既保留了用微分方程来描述壳程流体流动与传热的特点，又简化了换热器的复杂的几何结构，从而实现了管壳式换热器壳程流场的数值模拟。尽管 S. V. Patankar 和 D. B. Spalding 所研究的换热器较简单，网格划分较粗，计算精度也较低，未准确地得到换热管束间的流体流动情况。但是其模拟过程阐述了流动的数值模拟技术，为常用换热器的三维流场数值模拟提供了一定基础。

是的，分布阻力模型是一种常见的用于描述换热器壳程流场的数学模型，它将换热器内部的固体结构看作多孔介质，通过体积多孔度来表示流体流动所占有的空间占整个换热器名义空间的百分比，从而简化了复杂的几何结构，使得流体流动和传热的数学模型得以建立。虽然该模型存在一定的计算误差，但是其为常见换热器的三维流场数值模拟提供了一定的基础。

相关问题

计算流体力学simple方法

### 计算流体力学中的SIMPLE算法原理

在计算流体力学领域，SIMPLE（Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations）是一种广泛应用于求解不可压缩流动问题的经典数值方法[^1]。该算法由Patankar和Spalding于1972年首次提出。

#### 算法核心思想

SIMPLE算法的核心在于通过引入压力修正方程来解决速度场与压力场之间的耦合关系。具体来说，在离散化后的控制方程组中，先假设一个初始的压力场分布，并基于此预测速度场；随后利用连续性方程构建压力修正方程并求解新的压力值；最后更新速度分量完成一次迭代循环直至收敛。

#### 数学描述

对于二维笛卡尔坐标系下的稳态不可压Navier-Stokes方程：

质量守恒（连续性）方程：
\[ \frac{\partial u}{\partial x}+\frac{\partial v}{\partial y}=0 \]

动量守恒方程分别为\(u\)方向和\(v\)方向上的表达式：
\[ u\frac{\partial u}{\partial x}+v\frac{\partial u}{\partial y}=-\frac{1}{\rho}\frac{\partial p}{\partial x}+\nu(\nabla^{2}u)+f_{x}(x,y) \]
\[ u\frac{\partial v}{\partial x}+v\frac{\partial v}{\partial y}=-\frac{1}{\rho}\frac{\partial p}{\partial y}+\nu(\nabla^{2}v)+f_{y}(x,y) \]

其中，\(p\)表示静压强，\(\rho\)代表密度，而\(\nu=\mu/\rho\)则是运动粘度系数。\((f_x,f_y)\)为体积力项。

为了实现上述过程，SIMPLE算法采用了如下策略:

- **初始化**: 给定初猜的速度场和压力场；

- **预测步**: 使用当前估计的压力梯度计算临时速度场；

- **校正步**: 构造并求解压力修正方程得到实际增量，进而调整最终的速度和压力值；

- **判断是否满足终止条件**, 若不满足则返回继续执行直到达到预设精度为止。

function simple_algorithm()
    % 初始化参数设置...
    
    while ~converged
        % 预测阶段: 更新U*, V*
        
        % 根据U* 和V*建立P' 方程
        
        % 解P'
        
        % 用新获得的 P' 来更正 U,V 及 P
    
        check_convergence();
    end
end

Orkiszewski J.气液两相流方法用matlab编程实现

实现气液两相流方法的编程需要掌握以下几个方面：

1. 了解气液两相流模型及其基本方程式：气相方程、液相方程、质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等。

2. 选择数值方法：通常情况下，气液两相流模型采用有限体积法（FVM）或有限元法（FEM）进行求解。选择合适的数值方法可以保证计算结果的准确性和稳定性。

3. 编写程序：选择合适的编程语言，如MATLAB，并编写程序实现气液两相流模型的求解。具体实现过程包括将方程离散化，建立网格，计算通量、速度和压力等，最后求解方程组得到结果。

参考文献：

[1] Orkiszewski J. Two-phase flow calculations using an Eulerian-Lagrangian method[J]. International Journal of Multiphase Flow, 1985, 11(3): 345-360.

[2] Patankar S V. Numerical heat transfer and fluid flow[M]. CRC press, 1980.

[3] Versteeg H K, Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method[M]. Pearson Education Limited, 2007.