CFD使用中的一些建议

关于网格的一些建议

最重要的建议是确保网格光滑、避免网格尺寸及形状发生突变。

需要仔细对待一下一些内容：

定义计算区域，以将流动与远场条件间的影响与交互降至最低。特别：

• 将进口与出口边界设置在距离感兴趣区域足够远的位置。尤其当使用了远场条件时，用户应当确保该边界不是处于流动状态重要的区域。
• 避免进口及出口边界不是处于几何强烈变化或是有回流的区域

避免网格密度或网格尺寸存在大的阶跃

壁面高度扭曲单元或过小的网格角度

确保网格伸展连续性

避免在边界层区域使用非结构四面体网格

在大梯度区域要对网格进行加密。如边界层区域、翼型的后缘以及其他流动属性存在大的变化区域。

确保边界层网格数量以达到所期望的精度，避免在边界层厚度内有不低于10层的网格

通过适当的网格参数查看网格质量，诸如aspect ratio，internal angle，concavity，skewnes，negative volume等。

结果评定建议

一旦用户运行程序，以下几条建议会有助于提高对于所获得结果的信心：

• 仔细检查所选择的边界条件对于你所模拟的物理现象的正确性及兼容性
• 在CFD运行之前，核实所有的数值设定的参数设定
• 确保你的初始结果对于所要求解的问题是能够被接受的
• 监测收敛性确保达到机器精度。在监测残差以外，建议监测所涉及问题的典型物理量收敛性，例如在流动区域中的某点上的阻力、阻力系数、速度、温度或压力等
• 仔细观察残差收敛曲线与迭代次数间的关系。如果收敛发生震荡，或者残差难以收敛到机器精度（表现为在某一极限水平位置循环），这通常告诉用户在求解过程中某些不准确性

• 应用内部一致性及精确性标准，通过核查：

全局守恒性。例如稳态计算中总焓及质量流量守恒

无粘流动中产生的熵以及阻力系数，这些参数强烈显示了数值耗散效应，它们在计算中通常应当为零

• 在任何可能的情况下，通过分析比较不同网格尺寸下的计算结果来检查网格独立性
• 对于误差源，一些物理量要敏感于其他物理量。例如剪切应力要比压力曲率敏感，但是他们相对于温度梯度或热通量，则敏感性要低。对误差越敏感的物理量对网格的要求越高

如果计算中出现收敛困难的问题，你可以：

• 观察残差分布以及相关物理量。例如大残差区域或者相关流动参数的不真实性
• 降低收敛控制参数的值。例如CFL数以及一些亚松弛因子
• 确认不同初始流动条件的影响
• 检查网格质量对收敛速率的影响
• 使用更加健壮的数值算法，例如采用一阶算法计算结果作为更精确数值算法的初始值

不确定性评价上的建议

这是一个很困难的问题，因为应用不确定性通常很难进行定义，而且需要对流动的物理现象有良好的认识。这里有一些建议：

试图列举最重要的不确定因素，例如

• 关于CAD定义的几何简化以及制造精度
• 操作条件，如进口速度或者进口流动角度
• 物理现象近似，例如在低马赫可压缩流动中采用不可压缩流动。这类不确定性是可管理的，因为它们比较容易被量化
• 关于湍流或其他物理模型的不确定性

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