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起点与终点对齐:将网格与计算结果放在一起看

内容纲要
Clarence Holbrook Carter,  Untitled,  1967

网格是什么?网格是把三维空间分割为很多点。

一张照片有几百万到几千万的像素点,记录着每个点上的颜色,组成一张五彩斑斓的照片。

每个网格记录每个点的速度、温度、浓度等数据,组成错综复杂的流动场。

网格点越多,相当于照片的像素点越多,捕捉到的流动就更精细,更逼近真实的流动。

但是,你不能用太多的网格,网格越多占用更多的存储空间和更多的CPU运行时间。

一般,你会用几百万到几千万网格,做工程计算。

用多少网格好像是你确定的,但其实你没有这个权利。实际上是时间、成本、需求这三个因素确定了应该用多少网格。

1、领导下周要听汇报,计算时间只能是几个小时到两三天。

2、用不上顶级的计算机,你的工资不高,没必要用太贵的计算机节约你的时间。

3、虽然获取的数据不够精准,但凑合还可以用。

一张二维图片,有几百万到几千万的像素。你用几百万到几千万的网格,描述一个三维空间。平均到每个二维平面,只有几十万的网格。用这些网格描述的流动确实不够精细。

为了用远远不够的网格,描述复杂的流动,只能节约着使用网格,在重要的地方多放一点网格,不重要的地方少放一点。所以,与照片的像素点均匀分布不同,网格在空间中不是均匀分布的。

用更少的网格捕捉到重要的细节,这是画网格的使命。

画网格的能力,不是把网格画出来,而是知道应该把网格集中放哪里。

画网格有几条基本原则。

原则1:贴近壁面的网格要密,根据需求不同,要精细计算壁面流动的,选择贴壁面网格的y+在1~2范围。不做精细计算的,y+在11~500范围。

原则2:如果只有一个方向变化大,其他方向变化不大,可以只在一个方向上加密网格,比如平板附面层里的网格。

原则3:在尾部漩涡、喷射流动等变化剧烈的区域,要用比较密集的网格。

这些原则很对,但是用起来很麻烦。因为你做一个新设计,无法事先知道里面的流动是什么样,这些原则就不太好用了。

推荐一种简单的办法,判断网格分布是否合理。把起点与终点对齐,把网格与结果放在一起看。

1、用一套简单的网格算出流动。

2、把网格与流动的云图画在一张图上。

3、放大看,找到流动复杂的区域在哪里?

4、再放大看,网格和流动匹配吗?

可以看到,这里的网格在高度方向不够密。流动被稀疏的网格“拉扯”细长了。下一步,在高度方向增加网格。

你说的对,这个方法很接近某些软件的自动改善网格的功能。发现哪里的速度、压力的变化剧烈就在哪里增加网格。

但是,我们不需要捕捉所有的变化,不需要在所有变化剧烈的位置都增加网格。靠手工调整网格,可以把网格放在我们关注的区域,我们不在乎的区域就不浪费网格了。

一开始,我们靠猜测,把网格资源放在我们以为最重要的地方。

然后,把结果和网格画在一张图上,看看当初的猜测对吗?

最后,调整网格分配,重新做计算,直到我们的猜测接近计算结果。


(完毕)


本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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