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:
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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。
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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!
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本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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