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STAR CCM+的各种初始化方法

STAR CCM+的初始条件对稳态计算收敛速度影响较大,在实际应用中需要仔细处理,尤其是在计算过程中收敛状态不佳的情况下。

总体上,STAR CCM+有以下几种初始化方式:

  1. 直接赋值
  2. 自动连续性初始化
  3. Grid Sequencing初始化

1 直接赋值

通过对节点 Physics > Initial Conditions 下的各个子节点进行赋值的方式来进行初始化。这也是最常用的初始化方式,目标是为区域内的各个网格中的物理量赋予指定的值。

需要注意的是,在STAR CCM+中初始值可以是常数,也可以是自定义的场函数、导入的数据表格及User Code。相当于Fluent的Standard初始化、Patch及DEFINE_INIT的合体,整体操作体验要比Fluent方便得多。

2  自动连续性初始化

对于采用分离流(Segregated Flow)模型的不可压缩流动问题,可以手动初始化流场,也可以使用自动连续性初始化(Continuity Initialization, CI)方法。CI方法通过求解连续性方程来初始化流场。需要注意:CI方法仅适用于稳态模拟的初始化。

CI初始化的使用步骤为:

  • 选中模型树节点 Segregated Flow ,在属性窗口中激活选项 Continuity Initialization
  • 选中模型树节点 Segregated Flow > Continuity Initialization ,设置属性窗口中的参数

CI初始化类似于Fluent中的Hybrid初始化,能够提供更接近于最终结果的初始值。

3 Grid Sequencing初始化

对于采用耦合流动模型(Coupled Flow model)的可压缩流动问题,可以人工指定初始化流场,也可采用自动网格序列化(Grid Sequencing, GS)方法。GS方法先执行常规初始化,再计算流动问题的近似无黏解。

GS初始化的基本步骤为:

  1. 手动设置流场的初始值。

  2. 选择Solvers > [Coupled Implicit] > Expert Initialization节点,并将Method设为Grid Sequencing

  3. 选择Grid sequencing子节点并设置参数。 痛处情况下保持默认参数即可。

用户可以在GS初始化过程中的任意时刻修改上述设置,同时求解器也将在输出窗口中通过消息提示设置是否更新,另外用户也可随时单击状态栏旁的(Abort)按钮中断GS过程。若GS失败(如因参数设置过于激进),求解器将尝试自动恢复。最坏情况下,系统将自动返回常规(均匀)初始化。此时需调整GS设置:如减小CFL数或每层最大迭代次数,清空当前解,并重新尝试初始化。使用GS初始化时需确认各网格层级所含单元数量合理,以保障收敛性。默认的最大网格层级数可能不适用于网格单元总数相对较少的问题。

需要注意的是:GS并非在所有情况下均能保证成功。若在调整设置后,GS过程仍表现出鲁棒性不足或发散,则应停用GS初始化。

GS初始化方法类似于Fluent中的FMG初始化,对于超声速可压缩流动常常有意想不到的效果。


(完)

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《STAR CCM+的各种初始化方法》
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