Блог

Топ 5 практических советов в вычислительной гидродинамике

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Гидродинамика или CFD (Computational Fluid Dynamics) - это комплекс различных инженерных приемов и методик, которые включают в себя как теоретические основы, так и экспериментальные данные для моделирования различных течений жидкостей и газов, процессов горения, тепломассообмена и других физических процессов, связанных с физикой жидкости и газа. ANSYS предлагает специалистам два программных продукта для моделирования подобных процессов - это ANSYS CFX и ANSYS Fluent, которые могут быть лицензированы как по отдельности, так и совместно, с учетом типа и сложности решаемых задач.

 

1. Используйте пристеночные слои (inflation layers)

Градиенты температуры и скорости в направлении, перпендикулярном стенке, обычно существенно превосходят градиенты в направлении, параллельном стенке. Пристеночные слои (inflation layers) специально разработаны для создания сетки из тонких элементов, которая способна уловить градиенты в пограничном слое по нормали к поверхности  с использованием минимального числа элементов. Этот инструмент необходимо использовать для стенок без скольжения (no-slip walls).

ANSYS - Различие между результатами расчёта потока у плоской стенки для различных сеток: с использованием и без использования пристеночных слоёв (inflation layers).

2. Не забывайте об опорном давлении (reference pressure)

Не забывайте о наличии опорного давления (reference pressure в CFX либо operating pressure во Fluent).  Давление P, которое используется решателем, не является абсолютным значением давления, так как полное давление складывается из используемого в решателе давления P и опорного давления P_ref:

Pabs=P+P_ref

Например, возьмём модель, в которой на одном из граничных условий задано абсолютное давление (P_bc) в 1 атмосферу. Значение, которое будет использовано в решателе (P), будет зависеть от опорного давления в модели:

Pbc=1 [атм]=P+P_ref

Если опорное давление задано равным 1 атмосфере, то давление, которое будет использовано в решателе, равно нулю. В этом случае давление на границе в решателе будет по сути равно приборному (манометрическому) давлению:

Pbc=0[атм]+1 [атм]

Если опорное давление задано равным нулю, давление на границе, которое будет использовано решателем, равно 1 атмосфере. В этом случае давление на границе в решателе является абсолютным давлением:

Pbc=1[atm]+0 [atm]

В качестве опорного давления можно использовать любое значение. Скажем, для опорного давления в ½ атмосферы, давление на границе в решателе будет также равно ½ атмосферы:

Pbc=1/2 [atm]+1/2 [atm]

Правилом хорошего тона является использование абсолютного давления при анализе результатов расчёта. Это позволяет убедиться, что давления заданы верно.

3. Проверяйте невязки в модели

Остаточные значения (Residuals) не являются непосредственным критерием точности расчёта, они являются мерой численного дисбаланса в решении системы дифференциальных уравнений в частных производных. В качестве ещё одной меры сходимости, особенно для термодинамических расчётов, следует проверять общие невязки (global imbalances) решений системы дифференциальных уравнений. В CFX невязки можно найти внизу out-файла.  

Подсказка: В CFX в настройках решателя (Solver Control) можно задать опцию слежения за невязками в решении системы уравнений в качестве критерия оценки сходимости. В окне управления решателем (solver manager) можно также выбрать невязки для отображения на графике (monitor plot).

4. Используйте параметры для наблюдения в процессе сходимости (monitor points)

Инструмент Monitor points позволяет получить ключевые параметры модели и является лучшим средством для оценки сходимости. К примеру, если целью моделирования является получение силы сопротивления при обтекании тела, можно создать график (monitor plot) этой величины и следить за её сходимостью.

ANSYS - CFD Top 5 - Global Imbalances

5. Следите за решением моделей стационарных задач

Слежение за процессом сходимости решения стационарных задач позволяет понять механизм сходимости и может быть хорошим подспорьем для преодоления трудностей в сходимости.

Совет: для этой цели в CFX и Fluent можно использовать резервные копии (Backups). В CFX для этого следует снять галочку «удалять резервные копии» (“delete backup files”) в настройках ввода/вывода (I/O Controls) в расширенных параметрах (Expert Parameters). Во Fluent резервные файлы можно сохранять, выбрав настройку автосохранения (Auto Save) из меню File. Графический вывод результатов в процессе решения также доступен.

 

Источник: https://www.simutechgroup.com/CFD/cfd-tips-do-dont.html

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп