空间精度分析：基于at89c51与ds18b20的DNS温度测量系统与湍流误差探讨

本篇论文主要探讨了直接数值模拟（DNS, Direct Numerical Simulation）在空间精度分析中的应用，特别是在处理湍流问题时的关键。作者李新亮在硕士或博士学位论文中，针对槽道湍流的直接数值模拟进行了深入研究，利用AT89C51微控制器和DS18B20温度传感器构建了一个最简的温度测量系统，并结合Navier-Stokes方程（N-S方程）进行计算。 在论文的第二章中，作者详细阐述了基于非等距网格的迎风紧致格式，这是一种用于处理复杂几何形状和非均匀网格的数值方法。通过这种格式，可以实现对湍流流动的精确模拟，但同时对计算网格的精细程度提出了要求，特别是网格尺寸必须达到Komogorov耗散尺度，以确保模拟结果的精度。此外，还对不同差分格式的误差特性进行了分析，指出对流项是主要的误差来源，尤其是在选择空间分辨率较高的数值格式时，虽然可以减少计算量，但仍需保证足够的分辨率以抑制误差。 在不可压N-S方程的高效算法部分，作者提出了一种优化的计算策略，旨在提高模拟效率，这对于大规模湍流模拟至关重要。通过具体算例和充分发展的槽道湍流DNS结果，论文展示了这种算法的实际应用效果。 进一步，论文扩展到三维可压缩槽道湍流的直接模拟，探讨了流场的特征分析，这不仅涉及到流体动力学的基本原理，也包括了流体行为的复杂性和多尺度性。对于二维槽道湍流，作者进行了非线性行为的深入分析，揭示了其中的动态模式和规律。 最后，论文还涵盖了槽道湍流的标度律分析，这是理解湍流现象的重要工具。通过对可压缩和二维槽道湍流的标度分析，作者试图找出这些流场中的普适性规律，为理论预测和模型简化提供依据。 整篇论文通过理论与实践相结合的方式，深入研究了湍流直接数值模拟的空间精度问题，展示了在复杂流动条件下如何选择合适的数值方法和技术，以获得准确可靠的模拟结果。这对于理解和控制实际工程中的流体流动具有重要意义。