0
1 голосов
Морская CFD [Решения] часть 3
Автор:
Nicos
,
02 августа 2017
·
602 просмотров
Ну вот мы и подошли к самому вкусному. Сегодня поговорим о расчетной сетке [РС]. Расчетные сетки используются при численном решении дифференциальных и интегральных уравнений. Если спросить первых 10 встречных юзеров работающих с CFD,что их эаставляет сутками напролет сидеть в компе.Вы можете подумать, что они ответят, типа, любовь к истине и поиск правильного решения на поставленную задачу. Так и нет! Из 10, 9 ответят, что лучшее что может быть в CFD так это работа с РС.И я с ними полностью соглашусь.Строительство РС сродни настоящему высокому искусству. Один только вид ее завораживает и приводит в состояние полного восторга. Помимо всего прочего это еще и весьма загадочная часть CFD. Это просто мистика. Сетку изучают на протяжении десятилетий, разработано бесконечное множество сеточных генераторов. И не смотря на все это однозначно сказать как РС влияет на решение задач CFD не может ответить не один специалист в цифровой гидродинамике. «Мы удивительно мало знаем, о том как сетка влияет на решение CFD», - сказал профессор Карл Олливье-Гуч из Университета Британской Колумбии. Как бы это и не звучало парадоксально. Спецы от CFD утверждают, что якобы разработать решатель для нового кода можно за один день, а вот над разработкой сеточного генератора можно потратить не один год.Это лишний раз подтверждает, что все что связано с РС очень сложно, а следовательно очень и очень интересно.
По причине неопределенности влияния сетки на решения в CFD,были разработаны несколько бессеточных кодов, например ''XFlow'', и условно бессеточных, например ''Converge''. Но те и другие требуют очень солидный компрес. По этой причине работа с ними, не смотря на все плюсы, простому пользователю, в домашних условиях, недоступна.Или процесс становится до того нудным что заниматься им отпадает всякое желание.
РС может быть структурированной и,соответственно, не структурированной. Структур. сетка была разработанна много раньше не структур. Она [структур.] на много лучше подходит для разрешения потока. Особенно это важно в морской CFD. Ячейки РС располагаются вдоль корпуса модели, полностью повторяя все изгибы формы. К тому же итоговый файл у такой сетки на треть меньше чем у не структур.. А это значительно экономит компрес.. Но решающим недостатком, который сводит на нет все плюсы, является то что еще не придумана автоматическая структур. РС и все нужно делать ручками. Не структур. РС строится в автоматическом режиме, хотя предусмотрен и ручной вариант. Продвинутый пользователь всегда доводит сетку в ручную--это гарантирует ее качество
Структурированная РС всегда состоит только из шестигранных ячеек--гексаэдров или сокращенно--гекса. Гекса сетка всем хороша,кроме одного--плохо ложится на кривые поверхности. А в морской CFD другие встречаются крайне редко.
В неструктурированной РС используются как шестигранные ячейки--гекса, так и ячейки в виде четырех гранных пирамид--тетраэдров, сокращенно--тетра., а также и ячейки многогранной формы. Из всех этих ячеек наилучшим вариантом для РС является, без спорно, гекса. На экспортном уровне бытует мнение что тетра применяют для РС исключительно аматоры. Ее применять проще, чем ячейки другой конфигурации. Но и точных результатов добиться сложнее.
В неструкт. cетке так-же присутствуют и элементы сетки которые можно назвать условно структур.. Речь идет о сетке формирующей, из шестигранных призм, пристеночный слой, зовется она призматической сеткой. Применяется она для лучшего разрешения пристеночного слоя РС. Кроме того, при построении РС, следует обратить внимание на то, что желательно что-бы любая РС начиналась с ячеек расположенных по нормали к стене. Причем ячейки должны быть вытянуты вдоль потока. Пропорции могут достигать соотношения 1/1000. И это является нормой. В отличии от основной РС, где соотношение сторон ячеек не должно превышать 1/50.
Cледует отметить, что если строится РС для моделирования скоростной лодки, сетка с максимально мелкими ячейками должна располагаться в области наибольшего возмущения потока.А это области передней и задней оконечности, а также кильватерный след.
Помимо этого размер ячеек критически важен вблизи соприкосновения фаз [легкой и тяжелой]--так называемой свободной поверхности [СП]. Соотношение размера ячеек на СП к длине[L] лодки должно лежать в приделах от 1/500L до 1/1000L. Так-же очень интересно применение адаптивной сетки. Адаптивный метод подразумевает дробление сетки,в автоматическом режиме, в местах наибольшего возмущения потока. В целом этот метод весьма перспективен--он способствует более быстрому [относительно] получению верных результатов. Относительно быстрому по тому, что метод адаптации требует просто не меряный компрес.
продолжение следует.
