改进SIMPLE算法在可燃气云爆燃计算中的应用与优化

本文主要探讨了一种针对可燃气云爆燃计算的改进SIMPLE算法，该算法是在SIMPLE算法（Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations）的基础上发展起来的。SIMPLE算法由Paterankar于1972年提出，它解决了流体力学计算中压力与速度耦合的问题，标志着一个重大突破。SIMPLE算法自那时起经历了30多年的不断改进和发展，包括提升算法的数值特性，例如通过SIMPLEC、SIMPLEP和MSIMPLE等算法增强了算法的稳定性和收敛速度。 文章的核心创新在于设计了一种新的计算流程，即首先对温度进行假设，然后通过迭代求解来更新，这一过程是基于理想气体状态方程的理论基础。这种方法推导出了一种密度校正方程，这使得SIMPLE算法能够处理可压缩流体，特别是适用于像可燃气云爆燃这样的复杂场景。这种计算在半球形可燃气云爆燃模型上得到了验证，结果显示算法具有良好的收敛性能，能够在实际应用中获得准确的计算结果。 可燃气云爆燃是一种重要的工业和民用灾害场景，其特点是超压不可忽视，如果单纯考虑气体燃烧，可以忽略压力项，使得计算简化。然而，当压力成为关键因素时，如在石化厂、居民楼或油库等环境中，传统的SIMPLE算法不足以充分处理压力与速度的相互作用。通过引入温度校正和密度校正，本文的改进算法扩展了SIMPLE方法的适用性，使其能更有效地应对这些复杂的燃烧现象。 总结来说，这篇文章的核心知识点包括：SIMPLE算法的基本原理与历史发展、压力与速度耦合问题的解决、温度校正和密度校正在改进SIMPLE算法中的应用、以及该算法在处理可燃气云爆燃这类实际问题中的优越性能。这种改进算法对于理解和预测此类爆炸性燃烧事件的动态行为具有重要意义，对于相关领域的研究和工程实践具有实用价值。