Page 62 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

计算流体力学的计算过程主要由计算机完成。近年来，随着计算机技术的不
断发展，计算流体力学（CFD）也得到了迅速发展。整个求解过程主要是计算和
求解偏微分方程，以便获得与流体有关的更有效的信息，以便对流体流动的过程

和现象有一个全面的了解，并对其进行合理的改进和优化。计算流体力学（CFD）
在许多领域和领域得到了广泛的应用。

二、CFD 模型验证与确认方法发展

随着我国工业的迅猛发展，工业用地资源日益紧张，同时对于工业高质量发
展的需求也日益凸显。为应对这一挑战，国家发展改革委适时发布相关政策，倡
导推行产业新空间模式。该模式鼓励在高层楼房中进行工业生产，即“工业上楼”，
以逐步替代传统的低矮厂房。随着新模式的推行，工业园区内高层建筑物的涌现，

工业园区的布局日益复杂，势必对园区内大气流动产生显著影响，进而影响到污
染物在园区内的扩散。再叠加“街谷效应”“热岛效应”等微观地形、气候因素，
工业园区大气污染问题日益凸显。当前，我国评估城市大气污染物迁移扩散的计
算模型主要基于统计学理论的高斯模型。然而，此类模型仅适用于污染源周边建

筑物较低，且高空存在开阔扩散空间的情景，对于高大建筑物密集的区域以及局
部微观环境中的污染物浓度评估具有一定局限性。
计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称 CFD）经过半个世纪的
发展，这门学科已相当成熟。它涉及流体力学理论、计算机技术、偏微分方程的

数学理论、数值方法等学科，它的本质是对构建的数学模型（通常是偏微分方程组）
进行数值求解的过程。计算流体力学（CFD）方法基于流体动力学原理，通过应
用纳维 - 斯托克斯方程（N—S 方程）对风与障碍物间相互作用力进行数值计算，
以求解流体在不同位置、不同时间的速度场、压力场等关键参数，因此 CFD 方

法广泛应用于航空航天、船舶设计、建筑物周边风环境的研究。
如果在菲克扩散 - 对流方程中耦合 N—S 方程求解的流场，那么就可以根据
流体速度、压力的变化，求解污染物在流体中的扩散。对于污染物在复杂建筑物
场景中的扩散模拟研究，国内外学者同样进行了大量模拟与模型验证工作，污染

物的模拟过程已经趋于成熟，根据实际情况，可以将不同形式的污染物扩散方程
与不同的类型的湍流方程进行组合来求解污染物的扩散情况。理论上，CFD 模
型结果应该与实验结果进行对比，对结果加以验证，才能增加模型可信度。然而，

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