0
1 голосов
Морская CFD [Ответы] часть 5
Автор:
Nicos
,
11 августа 2017
·
673 просмотров
https://blog.pointwi...011/04/07/there
Очередной перевод. С небольшими сокращениями. Статейка хоть и старенькая но актуальность не потеряла.
Что вы можете сделать для обеспечения конвергенции решений по вычислительной гидродинамике (CFD)? Каждый, кто работает с CFD-кодами, от новичка до эксперта, должен знать ответ на этот вопрос.
Рекомендации по этому вопросу поделены на 10 пунктов.
Что такое конвергенция? Вообще говоря, конвергенция является достижением предельного поведения в решении уравнений и обычно представляется уменьшающимися остатками [Residuls] численного решения. Важно иметь в виду, что конвергентное решение не обязательно точно.
Совсем другое дело, это то, что мы называем «бюджетной конвергенцией». Это означает, что ваше решение сходится, хотя вы и имеете ограниченный компютерный ресурс.
Какие критерии конвергенции следует использовать? Авторы рекомендаций признают, что эта тема слишком широка, чтобы ее охватить общими принципами и чтобы вы, по крайней мере, использовали несколько критериев сходимости, которые важны для ваших вычислений.
Некоторые люди пытаются уменьшить остатки на шесть порядков или наблюдают за коэффициентом подъемной силы [если это важно] чтобы увидеть, достигает ли он асимптотического поведения. Однако это осложняется тем, что потоки жидкости имеют тенденцию быть колебательными или даже неустойчивыми.
Определение проблемы. Авторы ссылаются на ошибочное определение проблемы как основной источник трудностей в решении CFD. Правильная настройка выходит за рамки простого ввода данных для решателя CFD и включает в себя понимание физики, потенциал переходного поведения и точные физические модели
Что можно узнать из того факта, что основным источником трудностей с решением CFD является настройка входных параметров для решателя? Разве об этом вам не нужно беспокоиться? Авторы используют жирный шрифт, чтобы подчеркнуть, что вы должны использовать RTFM [просмотри грёбаный бинарник] для вашего кода CFD
Геометрия. Когда дело доходит до геометрии, авторы ссылаются на две вещи, о которых нужно знать. Во-первых, ваши внешние границы достаточно удалены? Во-вторых, содержит ли геометрия ненужные детали, которые могли бы препятствовать конвергенцией ?
Кстати, проблема внешних границ периодически возникает в дискуссиях на форумах CFD , которые являются хорошим источником помощи. Что касается темы ненужных геометрических деталей, она выходит за рамки общих руководящих принципов. Каждый пользователь сам решает как поступить с геометрией.
Граничные условия. ГУ подпадает под категорию "Настройка проблемы", но авторы назвали их отдельно. Часто решения по CFD были не верны, потому что граничные условия были неправильно применены. Но это не всегда отображается как проблема конвергенции — в основном совпадение ответов ошибочно. Кроме того, ГУ зависят от геометрии: если внешние границы слишком они начинают генерировать отражения.
Проблемы с сеткой. Надежда на серьезную дискуссию о сетке, в которую действительно можно полностью погрузиться , не получилась у авторов и определилось только три важных пункта. Первый пункт был связана с проблемами качества сетки. Да, действительно, если у вас плохие ячейка сетки, например, в пограничном слое, все дискуссии связанные с точностью или конвергенцией не имеют смысла. Тем не менее, эта же плохая ячейка может находится в дальнем углу и практически не иметь никакого отрицательного эффекта. Важные показатели, , это «плотность сетки, ортогональность, гладкость, асимметрия и соотношение сторон ячеек». Так же следует отметить, что эффект от качества сетки слишком обширен для общих рекомендаций.
При наличии больших остатков [Residuls], в определенных областях, авторы предлагают использовать локальное уточнение сетки или адаптацию, чтобы улучшить решение.
Их окончательное предложение для сетки состоит в том, чтобы выровнять cетку с потоком для повышения конвергенции. Это, по-видимому, относится главным образом к структурированным сеткам. Однако имейте в виду, что выравнивание сетки само по себе не принесет много пользы.
Первоначальные решения. Только творчески и правильно выбирая настройки CFD вы добьетесь конвергентного решения. Во-первых, авторы снова советуют вам RTFM и убедитесь, что вы устанавливаете значения по умолчанию для программного обеспечения в наилучшую возможную отправную точку. Во-вторых, вы можете начать с вычисления потока с использованием более простой физики - вычисления Navier-Stokes для невязкого течения . И в-третьих, вы можете постепенно наращивать например, число Рейнольдса, до требуемых условий потока.
Вычислительные проблемы. Они сводится к выбору однозначной или двойной точности. Это действительно проблема? Кто-нибудь использует одиночную точность для CFD? Удивительно, что есть люди, решающие CFD для подводных лодок. Из-за числа Рейнольдса их сетки имеют шкалы длины, которые варьируют на 6, 7 или 8 порядков в одной и той же сетке. Вы не можете сделать это без двойной точности. Черт, даже программное обеспечение делает графику с двойной точностью, поэтому вы можете увеличить масштаб и закрыть свои граничные сетки.
Рассмотрение алгоритмов. Решатель встроенный в ваш CFD- - это различные алгоритмы вычисления количества потоков. Методы, такие как ограничители, разностные , явные и неявные все должны пониматься и устанавливаться соответствующим образом для вычисления . И снова, авторы призывают вас к RTFM.
Поддержка программного обеспечения. Здесь совет довольно прост. Знайте своих разработчиков кода, используйте их службу поддержки, проходите курс обучения и (снова) RTFM (на этот раз жирным шрифтом).
