设置可压缩流的初始条件

对于使用耦合流体模型的可压缩流，可以手动初始化流场，也可以使用自动网格排序 (GS) 法。网格排序 (GS) 先执行正常初始化，然后计算流问题的近似无粘性求解。

初始化可压缩流工况时，以下恒熵关系十分有用：

图 1. EQUATION_DISPLAY

\frac{T_{t}}{T} = 1 + \frac{(γ - 1)}{2} M^{2}

(179)

图 2. EQUATION_DISPLAY

\frac{P_{t}}{P} = {(1 + \frac{(γ - 1)}{2} M^{2})}^{γ / (γ - 1)}

(180)

图 3. EQUATION_DISPLAY

V = M \sqrt{γ R T}

(181)

图 4. EQUATION_DISPLAY

\frac{\dot{m}}{A} = \sqrt{\frac{γ}{R}} \frac{P_{t}}{\sqrt{T_{t}}} M {(1 + \frac{(γ - 1)}{2} M^{2})}^{1 / 2 - γ / (γ - 1)}

(182)

图 5. EQUATION_DISPLAY

γ = \frac{C_{p}}{C_{p} - R}

(183)

图 6. EQUATION_DISPLAY

R = \frac{R_{u}}{M_{r} (X)}

(184)

其中， $A$ 为面积， $\dot{m}$ 为质量流率， $M$ 为马赫数， $M_{r} (X)$ 为分子实体 $X$ 的分子量（相对分子质量）， $P$ 为静压， $P_{t}$ 为总压力， $R$ 为单位气体常数， $R_{u}$ 为通用气体常数 [8314.4621 J/kmol K]， $T$ 为静态温度， $T_{t}$ 为总温， $V$ 为速度幅值，而 $γ$ 为比热比。

要初始化流场：

根据所用的初始化方法，执行以下某项操作：

方法	步骤
手动	这些步骤取决于要从模型的初始状态开始模拟（初始运行），还是继续先前计算的求解（重启运行）。对于初始运行：展开连续体 > [物理连续体] > 初始条件节点。选择速度节点，然后设置初始速度：对于单向管道和细薄体上的自由流，最好将流体初始化为入口或自由流值。对于弯管或钝体，它在这些情况下有助于显著降低速度。此外，可能需要更改边界条件或跃升边界值等方法来帮助求解收敛。选择压力节点，然后指定初始压力：如果没有压力边界，则指定的初始压力无法生成非物理绝对压力。对于自由流，选择的初始压力需使其等于自由流压力。对于管道流，选择的初始压力需使其大于或等于出口压力。选择大于出口压力的值时，将抑制出口处发生的临时反流。对于重启运行：在上一个模拟中，创建一个 XYZ 内部表，并为其填充速度[i]、速度[j]、速度[k] 和压力值。将表导出为 .csv 文件。在当前模拟中读取表数据文件。展开连续体 > [物理连续体] > 初始条件节点，然后使用导入的表格数据设置速度和压力的初始值。有关使用表的详细信息，请参见表任务和使用表设置值。
自动（仅适用于隐式积分格式）	如手动方法所述，设置流场的初始猜测值。选择求解器 > [隐式耦合] > 专家初始化节点，然后将方法设为网格排序。选择网格排序子节点，然后设置下列属性：最多网格级数每级最大迭代每级的收敛容差 CFL 数显式松弛请参见耦合流体求解器参考 — 专家初始化。可以在 GS 初始化过程中随时更改设置。求解器通过输出窗口中的消息确认更改。也可以通过单击状态栏旁边的（取消）按钮随时中断 GS。如果 GS 失败（例如由于主动设置而失败），求解器会尝试进行恢复。在最差的情况下，可能只获得正常（均匀）初始化。在这种情况下，可更改 GS 设置。例如，为 CFL 数选择较小的值或选择每级最大迭代数，清除求解并尝试重新初始化。此外，检查求解器是否在使用合理的每级网格单元数进行收敛。默认最大网格级数可能不适用于网格中具有相对较少网格单元数的问题。注意，不保证 GS 在所有情况下都起作用。如果在更改设置后，在 GS 过程中仍遇到缺少鲁棒性或发散性，则停用 GS。

方法

步骤

手动

这些步骤取决于要从模型的初始状态开始模拟（初始运行），还是继续先前计算的求解（重启运行）。

对于初始运行：

展开连续体 > [物理连续体] > 初始条件节点。
选择速度节点，然后设置初始速度：
- 对于单向管道和细薄体上的自由流，最好将流体初始化为入口或自由流值。
- 对于弯管或钝体，它在这些情况下有助于显著降低速度。此外，可能需要更改边界条件或跃升边界值等方法来帮助求解收敛。
选择压力节点，然后指定初始压力：
- 如果没有压力边界，则指定的初始压力无法生成非物理绝对压力。
- 对于自由流，选择的初始压力需使其等于自由流压力。
- 对于管道流，选择的初始压力需使其大于或等于出口压力。选择大于出口压力的值时，将抑制出口处发生的临时反流。

对于重启运行：

在上一个模拟中，创建一个 XYZ 内部表，并为其填充速度[i]、速度[j]、速度[k] 和压力值。将表导出为 .csv 文件。
在当前模拟中读取表数据文件。
展开连续体 > [物理连续体] > 初始条件节点，然后使用导入的表格数据设置速度和压力的初始值。

有关使用表的详细信息，请参见表任务和使用表设置值。

自动

（仅适用于隐式积分格式）

如手动方法所述，设置流场的初始猜测值。
选择求解器 > [隐式耦合] > 专家初始化节点，然后将方法设为网格排序。
选择网格排序子节点，然后设置下列属性：
- 最多网格级数
- 每级最大迭代
- 每级的收敛容差
- CFL 数
- 显式松弛
请参见耦合流体求解器参考 — 专家初始化。

可以在 GS 初始化过程中随时更改设置。求解器通过输出窗口中的消息确认更改。也可以通过单击状态栏旁边的（取消）按钮随时中断 GS。

如果 GS 失败（例如由于主动设置而失败），求解器会尝试进行恢复。在最差的情况下，可能只获得正常（均匀）初始化。在这种情况下，可更改 GS 设置。例如，为 CFL 数选择较小的值或选择每级最大迭代数，清除求解并尝试重新初始化。此外，检查求解器是否在使用合理的每级网格单元数进行收敛。默认最大网格级数可能不适用于网格中具有相对较少网格单元数的问题。

注意，不保证 GS 在所有情况下都起作用。如果在更改设置后，在 GS 过程中仍遇到缺少鲁棒性或发散性，则停用 GS。

在已知初始条件与连续体不同的区域中，按如下所示设置初始区域值：
1. 选择区域 > [区域] > 物理条件 > 初始条件选项节点，然后将选项设为指定区域值。
2. 展开 [区域] > 初始条件节点，然后使用手动初始化方法设置压力和速度的初始值。