کد یک بعدی

نیاز به منابع کامپیوتری برای انجام تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) معادلات ناویر استوکس در مسئله طراحی بسیار زیاد است؛ بنابراین استفاده از روش CFD در مرحله طراحی اولیه مقرون به صرفه نیست. یک راه حل ممکن استفاده از یک حلگر یک بعدی جهت شبیه‌سازی جریان سیال و انتقال حرارت می‌باشد.

حلگر یک بعدی با ساختن یک شبکه سیال متشکل از مجموعه‌ای از شاخه های (branches) جریان مانند لوله ها و کانال‌ها است که در تعدادی گره (nodes) به یکدیگر متصل شده اند. آنها می توانند از سیستم‌های ساده متشکل از چند گره و انشعاب تا شبکه‌ای بسیار پیچیده شامل شاخه‌های زیادی که شیرها، اوریفیس‌ها (orifices)، خم‌ها (bends)، پمپ ها و توربین ها را شبیه سازی می‌کنند، متغیر باشند.

در تجزیه و تحلیل شبکه‌های موجود یا پیشنهادی، فشار، دما در گره‌های مرزی سیستم معمولاً مشخص است. مسئله تعیین فشار، دما در تمام گره‌های داخلی و نرخ جریان در هر شاخه است. چنین طرح‌هایی به عنوان روش‌های تحلیل جریان شبکه شناخته می‌شوند و از اطلاعات تجربی تا حد زیادی برای مدل‌سازی اصطکاک سیال و انتقال حرارت استفاده می‌کنند.

یک روش نسبتاً قدیمی برای حل سیستماتیک یک مسئله متشکل از جریان پایا در یک شبکه لوله، روش هاردی کراس است. این روش نه تنها برای محاسبات دستی مناسب است، بلکه به طور گسترده برای استفاده در راه حل‌های تولید شده توسط کامپیوتر نیز استفاده شده است. اما از آنجایی که رایانه‌ها امکان تجزیه و تحلیل شبکه‌های بزرگ‌تر را فراهم کردند، آشکار شد که هم‌گرایی روش هاردی کراس ممکن است بسیار کند باشد یا حتی در برخی موارد راه‌حلی ارائه نکند. دلیل اصلی این مشکل عددی این است که روش هاردی کراس سیستم معادلات را به طور همزمان (کوپل) حل نمی‌کند. بخشی از شبکه جریان را برای تعیین خطاهای پیوستگی و مومنتوم در نظر می گیرد. افت هد و نرخ جریان اصلاح می شود و سپس به قسمت مجاور مدار می رود. این روند تا زمانی که کل مدار کامل شود ادامه می یابد.

کد یک بعدی توسعه یافته، دستگاه معادلات پیوستگی و مومنتوم بصورت کاملاً کوپل حل می‌شوند از این رو در شبیه سازی شبکه های پیچیده دارای دقت و سرعت همگرایی بالایی می‌باشد.