Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法

今天是雨天,雨天可以讀書,可以觀影。

就說說這個讀書。

距離Spring-ICE程序初稿出來快一年了,我在現場剛好干完一票大活。高強度活動了幾天的身體后,動極思靜,由來已久的搞三維結冰算法的想法再次冒頭。

每次決定搞一個大程序前,其實要思想斗爭很久,一個類似結冰這樣的程序,往往意味著長達一兩年的長期精力投入,意味著大量的業余時間的報銷,還意味著我得盡可能減少兼職工作。

決定干就在這兩天,兩個誘因。一個是有天一個師兄喝多了跟我說,咱們都慢一點,慢慢來。那幾天正是我心態急躁的時候,前段時間投入了大量業余時間在兼職工作上,主副業交叉,腦子里亂的不行。聽師兄這么一說,我仔細想了想,我又不打算買房被割韭菜,我急個啥,開發工程工具解決工程問題是自己的興趣,還是要堅定的干,只要餓不死,多干點自己喜歡的東西唄。第二個誘因是,晚上再次看了遍《星際穿越》,一邊品著里面各種裝備的結構設計,一邊用自己的專業知識揣測各種技術細節,更關鍵的是,結合自己的工作經歷,越發認識到,我們掌握的知識是實實在在有用的,盡管看著古典傳統,還帶著很多經驗性東西,沒有什么AI、區塊鏈聽著高端,但是AI、區塊鏈并沒有解決我們這個行業的根本性難題,從來沒有。不必羨慕那些概念,桿梁板殼,流場氣動,哪個不是精妙十足,博大精深。

結冰計算,流場先行。我們前面幾期也提到了這些,為了準備三維結冰算法,我第一步就是要做個三維流場計算工具。參考我之前做二維的經驗,這次還是選擇面元法。

本期就介紹下二維簡單面元法的實現,以及主題:讀書。

1 參考啥文獻?

我在第一次搞面元法的時候,翻閱了很多文獻和書籍。最直接的感受是,越是近年的資料越不說“人話”。通篇不是偏微分積分,就是張量:

Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖1

好像通篇理論性很強,實際上約等于啥也沒說,這些公式也不是這些貨搞出來的,引用這些數學定義式,介紹下每個元素的含義,這叫個什么論文?歸根結底,這些東西是要編程實現的,這些貨給出的這些式子虛頭八腦的式子,離可用化的編程差著十萬八千里。

這些人跟馬保國大師一個套路,理論說的各種玄奇,,能不能打鬼知道。工程問題的工程方法,沒有關鍵細節,等于沒說,造假可能性極大。

搞了一圈,翻到一些八十年代的教材,才真正感覺到老先生們寫書做學問的風采。

我研究了徐華舫先生的《空氣動力學基礎》,用了半天的時間就把不考慮升力的簡單面元法寫出來了。不是我反應快,真是老先生書寫的好。面元法算流場,主要分兩步,一步是計算面源強度,一步是根據面源結果計算擾動速度。徐版《空氣動力學基礎》書中,明明白白把計算式給你推導出來,沒有虛頭八腦張量微分,就是加減乘除,然后告訴你計算思路,按照他提供的計算思路,你根本無需重新構思程序結構,因為他的思路就是編程化的思路。

Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖2

什么樣的書是好書?什么樣的文章是好文章?限于科技論文本身的嚴肅性和嚴謹性,作者不可能隔幾行就給你說個段子。能夠給干貨,清楚明白告訴你怎么干,結果是什么,?????的書就是好書,這樣的文章就是好文章。

2 徐版《空氣動力學基礎》面元法

把徐版《空氣動力學基礎》中二維面元法(鱗片布源法)章節粘貼如下,大家自己體會下。特別是計算思路部分的描述,一整頁句句都是精華。實際上我們自己寫文章的時候,也可以多借鑒這個思路和文風,想想怎么把一個看起來復雜的東西,有條有理的闡述出來,說實在話,不說虛頭八腦的話。

Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖3Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖4Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖5Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖6Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖7Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖8

3 程序結果

我就是依照上面的結果和思路寫的程序,一些結果如下。為了便于畫圖,我在翼型周圍打了一系列點,計算這些點的速度。沒有專門對貼體的地方進行加密,所以貼體位置的結果可能連續性看起來不太好。

Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖9Spring-ICE 結冰算法述評-(4)番外:簡單面元法的圖10

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