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计算流体力学简介
一、计算流体力学的发展计算流体力学是利用高速计算机求解流体流动的偏微分方程组，主要研究内容是通过计算机和数值方法来求解流体力学的控制方程，对流体力学问题进行模拟和分析。 近年来，计算机技术发展迅速，同时计算方法和分析理论也变得更加完善，流体力学精准模拟和计算都成为了可能。 三、计算流体力学的应用计算流体力学被应用到航空领域、船舶、化学、工业设计等不同领域中[5,6]1、计算流体力学在化学工程中的应用:应用分类存在问题应用方式在搅拌中化学试剂在搅拌中扩散不均匀，在湍流状态下的能量分布状况存在空间性集中 利用二维计算流体力学可以模拟搅拌中流体的形式，先进的三维空间模拟来进行计算流行力学（如多普勒激光测速仪）。 四、计算流体力学的结论和展望计算流体力学文档下载主要向两个方面发展：一方面是研究流动非定常稳定特性、分叉解及湍流流动的机理，更为复杂的非定常、多尺度的流动特征，高精度、高分辨率的计算方法和并行算法；另一方面是将计算流体力学直接用于模拟各种实际流动
2.1K40编辑于 2022-06-16 - 来自专栏用户9688177的专栏
关于计算流体力学，你知道多少？
计算流体力学的发展 计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics）简写为CFD，是20世纪60年代起伴随计算科学与工程（Computational Science and Engineering 更重要的是，计算流体力学提供了廉价的模拟、设计和优化的工具，以及提供了分析三维复杂流动的工具。在复杂的情况下，测量往往是很困难的，甚至是不可能的，而计算流体力学则能方便的提供全部流场范围的详细信息。 与试验相比，计算流体力学具有对于参数没有什么限制，费用少，流场无干扰的特点。出于计算流体力学如此的优点，我们选择它来进行模拟计算。 简单来说，计算流体力学所扮演的角色是：通过直观地显示计算结果，对流动结构进行仔细的研究。 计算流体力学是多领域较差的学科，涉及计算机科学、流体力学、偏微分方程的数学理论、计算几何、数值分析等，这些学科的交叉融合，相互促进和支持，推动了学科的深入发展。
1.8K20编辑于 2022-05-13 - 来自专栏Lansonli技术博客
量子计算（四）：量子力学的发展史
七、矩阵力学1926年薛定谔（Schrodinger）发表了一篇论文，给出了氢原子的方程式并宣告了波动力学的诞生，同时引入了与每个动力学变量相关的算符。 为了进一步搞清楚海森堡论文所揭示的数学问题，玻恩找约尔丹合作当年9月他们写了一篇长论文，用数学的矩阵方法，把海森堡的思想发展成为量子力学的系统理论。这就是矩阵力学，也通称为量子力学。 它是古典力学中最有力的分析工具之一，能用极其简单的形式把古典力学的基本方程表示出来，狄拉克借助这种工具，应用对应原理，轻而易举地把古典方程改造成为量子力学方程。 一方面是海森堡的矩阵力学，它在数学运算中所碰到的是不可对易的量和以前空见的计算规则，并且蔑视任何图象解释；它是一种代数方法，从所观察到光谱线的分立性着手，强调不连续性，尽管它弃绝空间和时间中的古典描述， 十、量子力学1926年3月，薛定谔发现，波动力学和矩阵力学在数学上是完全等价的，同时，泡利等人也独立地发现了这种等价性。
2.3K133编辑于 2022-12-09 - 来自专栏Dechin的专栏
MindSponge分子动力学模拟——计算单点能（2023.08）
那么就像深度学习中的损失函数，或者目标函数，这里分子力学的主要目标函数就是势能（也有动能项，但动能项更多的来源于分子动力学模拟的过程，而不是实验中的参数）。 在力场里面的长程相互作用力的计算中会使用到近邻表的计算，因为对大体系而言我们不太可能考虑全连接图，因此需要用一个截断半径对长程相互作用的范围进行一定的截断。 这一项虽然看起来只是一个参数，但其实最能够体现使用AI框架来做分子动力学模拟的优势，后面会专门写一篇文章来介绍。其主要作用是添加一些偏置势能项，用于约束分子系统，向期望的方向演化。 熟悉GPU计算的童鞋可能都知道，在GPU上占用显存过大有可能导致不可计算的问题。 修饰器。wrapper这个参数，为力场的使用增添了许多的灵活性。 一般情况，这个问题可能需要通过计算化学的方式来进行求解，比如CCSD(T)之类的方法。但是我们做分子模拟，需要快速的演化和迭代，如果使用计算化学的方法，速度是无法满足计算的需求的。
39520编辑于 2023-09-01 - 来自专栏Python中文社区
Python量子力学计算模拟以及数据可视化
主要从事科学计算与高性能计算领域的应用，主要语言为Python，C，C++。 VASP简介 对于广大做计算化学或者材料模拟的同学肯定听说过VASP的大名或者其科学研究与其息息相关。 VASP的全称是Vienna Ab-initio Simulation Package，是维也纳大学Hafner课题组开发的进行电子结构计算和量子力学-分子动力学模拟的软件包，目前是材料模拟和计算物质科学研究中最流行的商业软件之一 VASP数据可视化 可视化分割后的DOS(态密度)数据 可视化的过程中可以选择进行d-band center的计算并显示。 目前本项目都是在作者工作需要的基础上不断对其功能和接口进行完善，但仍只是冰山一角，希望做计算模拟使用VASP的Pythoner们能不断参与进来，使其更加出色和高效。
5.2K90发布于 2018-01-31 - 来自专栏图像处理与模式识别研究所
计算流体力学原理规范化变量图。
nvdiagram.m % This program generates Fig. 4.9 in the book % ......................Input..................................... kappa = [-1 0 1/3 1/2 1 1/3]; % .....................End of input............................... figure(1), clf for
37020编辑于 2022-05-28 - 来自专栏云深之无迹
理论力学
我觉得大学的学科，最接地气的就是物理，而物理力学又是研究最为悠久，理论体系最为完整的一门子学科。这份资料以时间轴为串联元素，为大家在学习前夕对整个学科有了感性的认识~ ? ? ? ? ? ?
39320发布于 2021-07-23 - 来自专栏点云PCL
用于逆动力学计算的 ROS2 软件库
该方法利用仿真机器人提供的运动学与动力学参数，计算相应的动力学分量。 2. 该软件库的主要目标是提供一个稳健且可复用的工具，用于在仿真环境和真实场景中统一地进行逆动力学计算，并特别强调其在 ROS 2 系统中的易集成性。 计算得到的关节力矩与仿真中使用的力矩完全一致，表明该求解器可作为机器人无关的动力学补偿模块，可靠地用于任意仿真机器人的力矩控制。 在真实机器人实验中，针对 UR10 和 Franka 机械臂，IDS 计算得到的关节力矩与实际测量结果高度一致，验证了所采用动力学模型及软件实现的正确性。 总结 本文提出了一种基于 ROS 2 的、机器人无关的逆动力学求解库。在给定关节位置、速度和加速度的情况下，该软件能够计算机械臂各关节所受的力矩，同时提供影响系统运动方程（EOM）的各类动力学分量。
10210编辑于 2026-03-26 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念|粘钢加固的力学原理
下面就其力学原理做大致的分析。
45430编辑于 2023-08-23 - 来自专栏鱼皮客栈
努力学计算机四年，终于进腾讯了！
前几天在某乎上看到一个问题：大学计算机系最努力的同学都是如何学习的？ 我从小就对计算机很感兴趣（主要是喜欢打游戏），由于高考时失利严重，所以在进入大学前，就给自己定下了一定要进大厂的目标，决定要好好努力，不输其他名校的同学，我要证明自己不比他们差。 不过现在回想起来，当时确实是年少轻狂啊，也没有想到零基础学习计算机，竟然需要那么漫长的努力。 还好，虽然在追求目标时走了一些弯路，但总体还算顺利。 和朋友的交流中，我意识到想要学好编程，仅通过学校的计算机课程是远远不够的。于是，我买了几本书，在大学的第一个寒假，学完了 Java 这门编程语言、数据库理论和 MySQL 数据库的使用。 在大一下学期，我首先端正态度，开始认真学习学校的计算机专业课程，希望能得到一个好的成绩。
1.4K71发布于 2021-05-07 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念|人工凿石的力学分析
★★★★★ 往期相关 ★★★★★ 力学概念|粘钢加固的力学原理 力学概念|螺旋焊接管道的焊缝强度 力学概念|分析管道的破坏形式 用力学概念解超静定问题
32530编辑于 2023-08-23 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念 | 质心
▲图1 单自由度动力学模型 物体的质心越低，物体越稳定，不倒翁就是一个例子。对于倾斜的高层建筑，建筑物的质心偏移，可能会引起建筑的倾覆作用。
58110编辑于 2023-11-22 - 来自专栏机器人技术与系统Robot
机器人动力学：机械臂正向动力学与逆向动力学
1 机械臂正向动力学与逆向动力学 机器人的动力学按照求解量可以分为三种： 正向动力学：已知机器人的关节驱动力矩和上一时刻的运动状态（角度和角速度），计算得到机器人下一时刻的运动加速度，再积分得到速度和角度 image.png 2 机器人动力学的具体用处 ‘机器人动力学主要用于机器人的仿真和控制。根据不同的应用场景，需要采用不同的动力学建模方式。包括正向动力学和逆向动力学的利用。 机器人的正向动力学主要用于机器人的仿真，包含adams或者matlab/Simmechanics中包含的动力学仿真，由于正向动力学计算得到的是加速度值，因而正向动力学需要有效且高效的数值积分器。 最终得到的动力学模型均可以表示如下： image.png 4 正向动力学与逆向动力学形式 以正向动力学为例子，其在SimMechanics中搭建的具体框图如下所示： image.png 上面所示的动力学模型与机器人的动力学方程是完全对应的 时刻的角速度和角度， 对于解常微分方程， 有多种数值解法， 其中由于 4 阶龙格库塔法具有计算精度高、 计算稳定、 以及容易编程等特点， 因此应用最为广泛求解， 本数值积分模块采用此方法， 具体解法如下
26.4K5948发布于 2020-10-16 - 来自专栏机器人技术与系统Robot
机器人动力学建模：机械臂动力学
在实际应用中， 由于上述方法计算量较大， 且重复计算较多， 为了提高其计算效率， 许多学者将递推方法应用于动力学方程的求解， 下面主要介绍递推多体动力学研究现状。 随着机械系统越来越复杂以及控制系统对实时性要求的提高， 需要动力学计算具有较高的效率， 以满足复杂系统的实时性要求， 正是在这种前提下， 递推动力学得到了发展， 基于递推算法的动力学计算量为O(N) 对 根据实际的物理意义可知， 虽然其动力学建模的方法各不相同， 但是其计算结果是等价的，其主要差别主要体现在计算量、 计算效率和通用性上， 因此在实际选择动力学方法时， 应该根据具体情况和要求选择相应的动力学算法 ， 比如对于实时的动力学仿真软件， 计算效率就是评价该软件的主要指标， 此时应该选择计算效率较高的动力学算法， 而对于离线仿真软件， 其主要评价指标为通用性， 此时应该采用通用性较好的动力学算法。 ；递推多体动力学；计算效率 参考文献： 空间七自由度冗余机械臂动力学建模与控制研究
9.9K6641发布于 2020-10-15 - 来自专栏测试GO材料测试
计算流体力学CFD-DEM模拟的算法流程-测试狗
计算流体力学CFD-DEM常用来模拟气固或液固多相流。 计算流体力学CFD-DEM的计算流程主要包括：1）初始化初始化操作主要包括：1. 读入计算参数2. 申请内存空间3. 初始化流场和颗粒4. 构建颗粒邻居列表以及颗粒流体网格映射关系。 2）流体相计算流体相计算使用压力耦合方程组的半隐式方法（SIMPLE）该计算流程和单相流的计算相同，流体网格中的流体体积分数和平均颗粒速度由颗粒位置信息显式插值计算得到。 3）颗粒相计算当流场收敛后，进行颗粒相的计算，主要包括以下8个子步骤：1.颗粒-颗粒、颗粒-壁面碰撞力计算；2.计算流体压力梯度力和曳力；3.更新颗粒速度和位置；4.多进程并行计算时，传递进程边界颗粒信息 一般情况下，由于流体的计算时间步长大于颗粒计算时间步长，以上1-8步需要重复多次，但在每一步的计算中，流体的速度、密度和压力分布保持不变。当颗粒和流体的时间同步后，停止颗粒的计算转为流体的计算。
1.4K10编辑于 2024-08-12 - 来自专栏WELSIM
WELSIM发布2025R1版本，支持分子动力学计算
相对于上一个版本，2025R1版本含有许多新的功能与增强，能够更好地支持各种类型的工程仿真CAE分析，尤其是增加分子动力学分析计算功能。 新增支持开源求解器LAMMPS新版本增加了LAMMPS求解器的前后处理模块，用户可以快速的生成LAMMPS计算所需的输入文件，也可以直接通过WELSIM调用LAMMPS进行求解。 在前处理功能上，增加了分子动力学项目，和各种条件，如粒子关系条件，粒子速度，粒子加速度，初始位移，边界墙，力场定义等等。这些前处理节点和属性，直观且易于使用。 求解功能和有限元计算方式一致，计算时，会在弹出窗口中现实求解器的输出信息，便于用户了解计算状态。在后处理方面，WELSIM也已经支持了部分分子动力学相关的功能。 可以读取LAMMPS计算生成的log文件log.lammps，以及计算结果文件dump.lmps。并显示计算结果。新增的粒子显示模块，可以高效率的渲染粒子的轨迹变化与颜色。
24010编辑于 2025-01-15 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念| 空腹桁架
空腹桁架立杆和弦杆刚接（节点也可以采用加腋加强），如果是铰接，则成了可变体系，如图1所示。
1.6K10编辑于 2023-09-11 - 来自专栏算法之名
刚体力学整理
势能的计算公式： 它是计算M点的势能。 刚体力学 研究对象：刚体 有大小、形状而无形变的物体。 实际研究对象的简化，理想模型。 动力学角度：质心运动代表整体运动，利用质心运动定理研究刚体的平动动力学规律，同质点动力学规律。 定轴转动 刚体上各质点都绕同一固定转轴做圆周运动。 不同点转动半径不同。 转动平面垂直于转动轴。 它的地位和质点力学中的F=ma是一样的。 讨论： 刚体在总外力矩\(M_z\)的作用下，获得的角加速度β与总外力矩的大小成正比，与转动惯量J成反比。 转动惯量的计算 叠加原理：刚体对某一转轴z的转动惯量J等于其各部分对同一转轴z的转动惯量\(J_i\)之和。
2.3K11编辑于 2023-10-16 - 来自专栏wuter
理论力学回顾
理论力学是各种力学的基础，讨论物体不失效，不变形情况下运动和力的关系 理论力学主要分为三大部分： 静力学：讨论静止状态下物体的受力，主要包括力的平衡，力系的简化。 动力学：讨论力和物体的关系。主要解决给定力求运动轨迹、速度。动力学求解方法有很多种，任意一种即可。 静力学 静力学内容比较少，也比较简单，其主要思想是分而治之。 主要有两派，一派是以牛顿为主导的经典力学解法，在笛卡尔坐标系下用动量动量矩动能定理求解，另一派是以拉格朗日为主导的分析力学的解法，在广义坐标系下用拉格朗日方程求解。 这一块也是理论力学的核心，同时，这一块的知识在材料力学中会使用到。 经典力学主要内容如下： 分析力学主要内容如下： （这里为理论力学Ⅱ的部分内容） 练习 import sympy as sym sym.init_printing(use_latex="mathjax"
21400编辑于 2025-04-03 - 来自专栏数值分析与有限元编程
力学概念| 预应力
若 M 为外荷载作用下梁跨中最大矩，则在跨中截面上任意点 y 处的法向应力为: \sigma_{b} = \frac{My}{I} \tag{2} 其中， y 为计算点到中性轴的距离， I 是绕中性的截面惯性 试计算以上三种情况下梁跨中截面的最大和最小正应力。
93640编辑于 2023-10-09
腾讯云开发者
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