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CFD仿真计算中的各种问题

内容纲要

每一次CFD仿真,都有一堆问题需要回答。

1 行动前的准备

  1. 期望获取什么结果,并计划如何运用这些结果?

    1. 有哪些建模方案可供选择?
    2. 分析过程中需要包含哪些物理模型?
    3. 必须以及可以做出哪些简化假设?
    4. 是否需要特别的建模技术或能力?
    5. 是否需要使用C语言编写的UDF?
  2. 需要达到怎样的计算精度?

  3. 有多少时间预算?

  4. 如何从物理系统中独立出需要分析的子系统?

  5. 如何确定计算区域的边界?

    1. 边界信息是否完整?
    2. 当前的边界类型能否适应这些信息的要求?
    3. 是否可以将计算区域延伸至具有明确信息的位置?
  6. 是否可以将问题简化或近似处理为二维或轴对称模型?

2 创建模型

  • 使用四边形/六面体网格,还是三角形/四面体网格,抑或是混合网格?
    • 几何结构和流体流动有多复杂?
    • 是否需要非一致网格界面?
  • 网格分辨率在各个区域需要达到何种程度?
    • 对于几何结构而言,分辨率是否足够?
    • 能否预测到高梯度区域?
    • 是否需要使用自适应方法来增加分辨率?
  • 计算机内存是否足够?
    • 需要多少网格单元?
    • 使用多少物理模型?

3 求解器设置

  • 计算区域中是否存在无法计算的网格?网格质量是否满足要求?
  • 选择何种求解器?
  • 选择什么物理模型?
  • 需要考虑哪些材料属性?
  • 边界类型及边界信息是否合适?
  • 初始值是否恰当?

4 计算与监控求解

  • 离散守恒方程采用迭代法求解。通常需要经过多次迭代才能达到收敛解?
  • 如何判断计算是否收敛?判断标准是否合适?
  • 如果计算不收敛,可以采用哪些措施?
  • 如何判断收敛结果是否满足要求?

5 检查与保存结果

  • 利用可视化工具用于回答如下问题
    • 整体流型是怎样的?
    • 是否存在流动分离现象?
    • 激波、剪切层等在哪里形成?
    • 关键流体特征是否得到了解析?
  • 数值报告工具用于计算以下定量结果
    • 力和力矩
    • 平均换热系数
    • 表面和体积积分量
    • 通量平衡

6 计算后的模型修订

  • 物理模型是否合适?

    • 流动是否存在湍流?
    • 流动是否为非定常?
    • 是否存在可压缩性效应?
    • 是否存在三维效应?
  • 边界条件是否正确?

    • 计算域是否足够大?
    • 边界条件是否适当?
    • 边界值是否合理?
  • 网格是否足够好?

    • 网格能否进行适应以改进结果?
    • 解在适应过程中是否会显著变化,或者解是否与网格无关?
    • 是否需要提高边界分辨率?

(完)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《CFD仿真计算中的各种问题》
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