Page 65 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第二章 数值模拟基础理论与方法

模型，通过与风洞实验结果对比，CFD 模型性能和模拟结果可靠。以上学者均
将 CFD 数值模拟结果与现场实验或物理实验结果进行了对比来对模型进行确认
和验证。

综上所述，通过模拟结果与实验结果对比的方法来对模型进行确认与验证是
目前普遍做法，从经济效益上分析，利用公开的现场实验数据对模型进行验证是
最佳的，其次是通过物理模拟实验，如环境风洞模拟、拖曳水槽模拟等。但需要
注意的是，不管是现场实验还是物理模拟实验，在实验过程中都需要对不确定性

进行分析。以风洞试验为例，风洞试验是一个多环节的复杂过程，每一环节所产
生的数据测量都会受到各种误差源的影响，并影响到最终试验结果。AIAA 出版
了《应用于风洞试验的不确定度评估》标准，描述了风洞试验流程中的 57 项误
差源，在利用风洞实验结果与模型结果对比时要注意对风洞实验结果进行不确定

度分析。
3. 标准模型实验
CFD 方法经过数十年的发展，国外收集并整理了若干具有代表性、具有可
靠试验数据的标准算例，包括美国 NASA 的标准湍流算例、欧洲 ERCOFTAC

（欧洲流动、湍流和燃烧研究机构）科学数据库、美国 NPARC（以应用为导向
的 CFD 研究国家计划）验证与确认算例等，其中欧盟于 2000—2004 年间组织进
行了名为“关于 CFD 工业应用的质量和可信度的主题网络 QNET-CFD”的大型
研究项目，参研单位多达 43 家，主要研究成果包括 CFD 知识库和最佳实践建议，

这被视为 QNET-CFD 最有意义的贡献，CFD 的可信度和质量水平将因此得到进
一步提高。中国空气动力研究与发展中心针对 CFD 验证与确认的标准模型数据
需求，完成数值模拟方法验证与确认标准模型等工作，联合中国航天空气动力研
究院、航空工业空气动力研究院等研究单位开展了一系列标准模型试验，获得了

各种测力、测压、热流数据以及流场结果，为 CFD 确认提供了高可信度的标准
模型数据。另外目前常见的大型商用软件中也会内置标准模型，用户将自己构建
的模型与标准模型进行对比，可以方便快捷地完成模型的确认与验证。

4. 虚构解方法
对于无法利用上述三种方法进行确认与验证的方法，可以使用虚构解方法。
虚构解方法属于代码验证范畴，是一种反向求解法。使用者首先虚构出一个解析
解，将解析解代入控制方程中去，可以获得虚构体力项。接着针对给定的模型构

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