写一个计算流体力学顶盖驱动的数值模拟程序计算一正方形长宽一米,雷诺数0.0001,顶盖上方以0.0001米每秒的速度向左移动其余三边为固定边界

以下是一个简单的计算流体力学顶盖驱动的数值模拟程序，使用的是有限体积法，使用Python语言编写：

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 定义参数
L = 1.0  # 正方形边长
H = 0.01  # 顶盖高度
mu = 1e-5  # 动力学粘度系数
rho = 1.0  # 流体密度
U_wall = 0.0001  # 顶盖速度

# 网格参数
nx = 101  # x方向网格数
ny = 101  # y方向网格数
dx = L / (nx - 1)  # x方向网格尺寸
dy = L / (ny - 1)  # y方向网格尺寸

# 时间步长和总时间
dt = 0.001
t_end = 1.0

# 初始化速度场和压力场
u = np.zeros((ny, nx))
v = np.zeros((ny, nx))
p = np.zeros((ny, nx))

# 边界条件
u[:, 0] = 0.0  # 左边界
u[:, -1] = 0.0  # 右边界
u[0, :] = 0.0  # 下边界
u[-1, :] = U_wall  # 上边界
v[:, 0] = 0.0  # 左边界
v[:, -1] = 0.0  # 右边界
v[0, :] = 0.0  # 下边界
v[-1, :] = 0.0  # 上边界

# 计算系数
aE = np.zeros((ny, nx))
aW = np.zeros((ny, nx))
aN = np.zeros((ny, nx))
aS = np.zeros((ny, nx))
aP = np.zeros((ny, nx))
b = np.zeros((ny, nx))

for j in range(1, ny - 1):
    for i in range(1, nx - 1):
        aE[j, i] = mu * dy / dx
        aW[j, i] = mu * dy / dx
        aN[j, i] = mu * dx / dy
        aS[j, i] = mu * dx / dy
        aP[j, i] = aE[j, i] + aW[j, i] + aN[j, i] + aS[j, i] + rho * dx * dy / dt
        b[j, i] = rho * dx * dy / dt * (u[j, i] - u[j-1, i]) - rho * dy * (p[j, i+1] - p[j, i]) + mu * dy / dx * (u[j, i+1] - 2 * u[j, i] + u[j, i-1]) + mu * dx / dy * (u[j+1, i] - 2 * u[j, i] + u[j-1, i])

# 迭代求解
t = 0
while t < t_end:
    # 计算压力场
    pn = np.copy(p)
    for it in range(100):
        for j in range(1, ny - 1):
            for i in range(1, nx - 1):
                p[j, i] = (aE[j, i] * pn[j, i+1] + aW[j, i] * pn[j, i-1] + aN[j, i] * pn[j+1, i] + aS[j, i] * pn[j-1, i] - b[j, i]) / aP[j, i]

        # 边界条件
        p[:, 0] = p[:, 1]
        p[:, -1] = p[:, -2]
        p[0, :] = p[1, :]
        p[-1, :] = p[-2, :]

    # 计算速度场
    un = np.copy(u)
    vn = np.copy(v)
    for j in range(1, ny - 1):
        for i in range(1, nx - 1):
            u[j, i] = un[j, i] - un[j, i] * dt / dx * (un[j, i] - un[j, i-1]) - vn[j, i] * dt / dy * (un[j, i] - un[j-1, i]) - dt / (2 * rho * dx) * (p[j, i+1] - p[j, i-1]) + mu * dt / dx**2 * (un[j, i+1] - 2 * un[j, i] + un[j, i-1]) + mu * dt / dy**2 * (un[j+1, i] - 2 * un[j, i] + un[j-1, i])
            v[j, i] = vn[j, i] - un[j, i] * dt / dx * (vn[j, i] - vn[j, i-1]) - vn[j, i] * dt / dy * (vn[j, i] - vn[j-1, i]) - dt / (2 * rho * dy) * (p[j+1, i] - p[j-1, i]) + mu * dt / dx**2 * (vn[j, i+1] - 2 * vn[j, i] + vn[j, i-1]) + mu * dt / dy**2 * (vn[j+1, i] - 2 * vn[j, i] + vn[j-1, i])

    # 边界条件
    u[:, 0] = 0.0  # 左边界
    u[:, -1] = 0.0  # 右边界
    u[0, :] = 0.0  # 下边界
    u[-1, :] = U_wall  # 上边界
    v[:, 0] = 0.0  # 左边界
    v[:, -1] = 0.0  # 右边界
    v[0, :] = 0.0  # 下边界
    v[-1, :] = 0.0  # 上边界

    # 更新时间
    t += dt

# 绘制速度场
x = np.linspace(0, L, nx)
y = np.linspace(0, L, ny)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
plt.contourf(X, Y, np.sqrt(u**2 + v**2), levels=20)
plt.colorbar()
plt.streamplot(X, Y, u, v, density=[1.5, 2])
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('y')
plt.show()

需要注意的是，这个程序只是一个简单的示例，实际中可能需要根据具体情况进行修改和优化。