【龙门阵】摆一摆CFD

CFD计算越来越平民化，只因软件操作接口越来越傻瓜化，不仅是常规的CFD软件，现如今还出现了大量的工程CFD软件，其号称“给工程师们使用的CFD软件”，潜台词就是“操作很简单，只需要鼠标简单的点击几个按钮就可以得出结果”。在一些人的眼中，CFD计算真的是很简单，不就是建个模型，画个网格，设置一下模型和边界条件，然后就开始计算么。还有什么呢？好像真的没有什么了，然而事情真的是这样么？恐怕未必。

在创建几何模型之前，最好自己询问一下自己:“所创建的几何模型是合适的么？”

完美符合真实几何的计算几何并非是好几何。所谓好的几何应该具有的特征包括：

• 能够捕捉物理现象背后的本质特征。同一几何特征在不同的工况环境下，其重要程度可能完全不同。还有几何尺度的不同也影响到几何特征的重要与否。

• 尽可能的简单。简单的东西总是能够带来好处，简单的几何不仅能够节省计算资源，还更容易创建和修改。

网格是越多越好还是越少越好？网格是否必须要贴合几何模型？

永远没有最好的网格，只有最合适的网格。那么什么样的网格才是最合适的？

网格影响计算精度和计算时间，这两者是相互矛盾的。想要提高计算精度，势必会消耗更多的计算时间，那么最合适的网格，必然是在计算精度和计算时间之间进行的最优折中。

我们聊网格，提及更多的两个方面：形状和数量，而对于计算影响甚大的网格质量，反而提及得少。

现在求解器支持的网格形状越来越多，三角形、四边形、四面体、三棱柱、五面体、六面体、多面体等等，不同形状的网格计算收敛性可能存在差异，但是并不会影响计算精度，当然前提是网格数量足够。

计算时间与网格数量关系密切，然而计算时间并不完全由网格数量决定，因为网格数量增加可能会提高收敛速度，这也会减少迭代次数，从而节省计算时间。

在瞬态计算中，网格数量越多，网格尺寸越小，则要求的时间步长越小，进一步增加了资源消耗，延长计算时间。

在存在动网格的计算问题中，网格越小则更容易出现负网格，不利于计算。

通常认为网格越密计算精度越高，然而当网格密集到一定程度后，网格数量的增加对于精度的贡献非常小，此时可以认为计算结果已经独立于网格之外。

不管怎么说，好的网格是获取好的计算结果的必要条件。多花点儿时间在网格上，总是不会亏本的。

物理模型最麻烦，其取决于此物理现象背后的理论研究工作。

重要的事情是根据实际的物理现象，剖析出背后的物理本质，从而选择最合适的物理模型。

在考虑物理模型时，要谨防量变引起质变的情况，很常见的如相变模型等。

只有在对物理现象有深刻理解的前提下，才有可能正确地选择物理模型，尤其是对于复杂的物理现象，常常需要抓住问题的本质，忽略不必要的细节特征。

边界条件有两个问题需要关注：边界位置以及边界值。边界取在哪里？此位置的边界值容不容易获取？这是个挺麻烦的问题。

边界位置选择不恰当，会影响计算收敛过程，甚至会影响计算结果的正确与否。

边界值的正确与否，会直接影响结果的正确性。

边界位置常选择在边界值容易获取的位置，并且边界位置尽量远离计算域内存在扰动的区域。

对于瞬态计算，初始条件会直接影响计算结果。而对于稳态计算，初始条件会影响迭代收敛过程。

不管怎么说，初始条件的设置尽量符合真实流场分布。

CFD的求解算法很多，总体来说，精度越高的算法，收敛性越差。

在计算过程中，常常选用精度低的算法进行初算，之后利用初算的结果作为初始条件进行高精度计算。

太困了，后面想了再补充！

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道