CFD 计算对计算网格有特殊的要求

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1、.CFD 计算对计算网格有特殊的要求,一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格,二是网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。对于面网格,可以设置平行于给定边的边界层网格,可以指定第二层与第一层的间距比,及总的层数。对于体网格,也可以设置垂直于壁面方向的边界层,从而可以划分出高质量的贴体网格。而其它通用的CAE 前处理器主要是根据构造强度分析的需要而设计的,在构造分析中不存在边界层问题,因而采用这种工具生成的网格难以满足CFD 计算要求,而Gambit 软件解决了这个特殊要求。如果先在一条边上画密网格再在之上画边界层,边界层与网格能很好的对应起来如果直接在一条边上画边界层,那么边界层横向之间

2、的距离很宽怎么设置边界层横向之间的距离,即不用先画网格也能画出横向距离很密的边界层来?在划分边界层网格之前,用粘性网格间距计算器,计算出想要的y+值对应的第一层网格高度;第一层高度出来之后,关于网格的纵横向网格间距之比,也就是边界层第一层网格高度与横向间距之比,大概在1/sqrt(Re),最为适宜;先在你要划边界层网格的边上划分线网格,然后再划分边界层。gambit本人也用了一段时间,六面体网格四面体网格我都画过,但是最头疼的还是三维边界层网格的生成。用gambit自带的边界层网格生成功能画出来的边界层网格经常达不到好的效果,或者对于复杂的外形根本就无法生成边界层网格。为此我就采用手动设置边界

3、层,但是比较费时间,效果还一般。不知道大家是不是也遇到相似的问题,或者有更好的方法,请指点一下,先谢谢了!22 什么叫松弛因子?松弛因子对计算结果有什么样的影响?它对计算的收敛情况又有什么样的影响?1、亚松驰Under Relaxation:所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减,以防止由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写出时,为松驰因子Relaxation Factors。数值传热学-2142、FLUENT中的亚松驰:由于FLUENT所解方程组的非线性,我们有必要控制的变化。一般用亚松驰方法来实现控制,该方法在每一部迭代中减少了的变化量。亚松驰最简单的

4、形式为:单元内变量等于原来的值加上亚松驰因子a与变化的积, 别离解算器使用亚松驰来控制每一步迭代中的计算变量的更新。这就意味着使用别离解算器解的方程,包括耦合解算器所解的非耦合方程湍流和其他标量都会有一个相关的亚松驰因子。在FLUENT中,所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题,但是对于一些特殊的非线性问题如:某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题,在计算开场时要慎重减小亚松驰因子。使用默认的亚松驰因子开场计算是很好的习惯。如果经过4到5步的迭代残差仍然增长,你就需要减小亚松驰因子。有时候,如果发现残差开场增加,你可以改变亚松驰因子重新计算。在亚松驰因子过

5、大时通常会出现这种情况。最为平安的方法就是在对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文件,并对解的算法做几步迭代以调节到新的参数。最典型的情况是,亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加,但是随着解的进展残差的增加又消失了。如果残差变化有几个量级你就需要考虑停顿计算并回到最后保存的较好的数据文件。注意:粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。而且,如果直接解焓方程而不是温度方程即:对PDF计算,基于焓的温度的更新是要进展亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值,你可以在解控制面板点击默认按钮。对于大多数流动,不需要修改默认亚松弛因子。但是,如果出现不稳定或者发散你就需要减小默认的亚松弛因子了,其中压力、动

6、量、k和e的亚松弛因子默认值分别为0.2,0.5,0.5和0.5。对于SIMPLEC格式一般不需要减小压力的亚松弛因子。在密度和温度强烈耦合的问题中,如相当高的Rayleigh数的自然或混合对流流动,应该对温度和/或密度所用的亚松弛因子小于1.0进展亚松弛。相反,当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时,流动密度是常数,温度的亚松弛因子可以设为1.0。对于其它的标量方程,如漩涡,组分,PDF变量,对于某些问题默认的亚松弛可能过大,尤其是对于初始计算。你可以将松弛因子设为0.8以使得收敛更容易。SIMPLE与SIMPLEC比较在FLUENT中,可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLECSIMPL

7、E-Consistent算法,默认是SIMPLE算法,但是对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果,尤其是可以应用增加的亚松驰迭代时,具体介绍如下:对于相对简单的问题如:没有附加模型激活的层流流动,其收敛性已经被压力速度耦合所限制,你通常可以用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC中,压力校正亚松驰因子通常设为1.0,它有助于收敛。但是,在有些问题中,将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致不稳定。对于所有的过渡流动计算,强烈推荐使用PISO算法邻近校正。它允许你使用大的时间步,而且对于动量和压力都可以使用亚松驰因子1.0。对于定常状态问题,具有邻近校正的PISO并不

8、会比具有较好的亚松驰因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。当你使用PISO邻近校正时,对所有方程都推荐使用亚松驰因子为1.0或者接近1.0。如果你只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正,请设定动量和压力的亚松驰因子之和为1.0比方:压力亚松驰因子0.3,动量亚松驰因子0.7。如果你同时使用PISO的两种校正方法,推荐参阅PISO邻近校正中所用的方法。实体、实面与虚体、虚面的区别在建模中,经常会遇到实.与虚.,而且虚体的计算域好似也可以进展计算并得到所需的结果,对二者的根本区别及在功能上的不同对于求解是没有任何区别的,只要你能在

9、虚体或者实体上划分你需要的网格Gambit的实体和虚体在生成网格和计算的时候对于结果没有任何影响,实体和虚体的主要区别有以下几点:1.实体可以进展布尔运算但是虚体不能,虽然不能进展布尔运算,但是虚体存在merge,split等功能;2.实体运算在很多cad软件里面都有,但是虚体是gambit的一大特色,有了虚体以后,Gambit的建模和网格生成的灵活性增加了很多。3.在网格生成的过程中,如果有几个相比照拟平坦的面,你可以把它们通过merge合成一个,这样,作网格的时候,可以节省步骤,对于曲率比较大的面,可能生成的网格质量不好,这时候,你可以采取用split的方式把它划分成几个小面以提高网格质量

10、。 对于虚体生成的计算网格,和实体生成的计算网格,在计算的时候没有区别,关键是看网格生成的质量如何,与实体虚体无关。经常在作复杂模型计算的时候,大局部都是用的虚体,特别是从其他的建模软件里面导进来的复杂模型,根本上不能够生成实体。至于计算的效果如何,与Fluent的设置和网格的质量有关,与模型无关。21 如何监视FLUENT的计算结果?如何判断计算是否收敛?在FLUENT中收敛准那么是如何定义的?分析计算收敛性的各控制参数,并说明如何选择和设置这些参数?解决不收敛问题通常的几个解决方法是什么? 可以采用残差控制面板来显示;或者采用通过某面的流量控制;如监控出口上流量的变化;采用某点或者面上受力

11、的监视;涡街中计算到达收敛时,绕流体的面上受的升力为周期交变,而阻力为平缓的直线。怎样判断计算结果是否收敛?1、观察点处的值不再随计算步骤的增加而变化;2、各个参数的残差随计算步数的增加而降低,最后趋于平缓;3、要满足质量守恒计算中不牵涉到能量或者是质量与能量守恒计算中牵涉到能量。特别要指出的是,即使前两个判据都已经满足了,也并不表示已经得到合理的收敛解了,因为,如果松弛因子设置得太紧,各参数在每步计算的变化都不是太大,也会使前两个判据得到满足。此时就要再看第三个判据了。还需要说明的就是,一般我们都希望在收敛的情况下,残差越小越好,但是残差曲线是全场求平均的结果,有时其大小并不一定代表计算结果

12、的好坏,有时即使计算的残差很大,但结果也许是好的,关键是要看计算结果是否符合物理事实,即残差的大小与模拟的物理现象本身的复杂性有关,必须从实际物理现象上看计算结果。比方说一个全机模型,在大攻角情况下,解震荡得非常厉害,而且残差的量级也总下不去,但这仍然是正确的,为什么呢,因为大攻角下实际流动情形就是这样的,不断有涡的周期性脱落,流场本身就是非定常的,所以解也是波动的,处理的时候取平均就可以呢:)26 什么叫问题的初始化?在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响?初始化中的“patch怎么理解? 问题的初始化就是在做计算时,给流场一个初始值,包括压力、速度、温度和湍流系数等。理论上,

13、给的初始场对最终结果不会产生影响,因为随着跌倒步数的增加,计算得到的流场会向真实的流场无限逼近,但是,由于Fluent等计算软件存在像离散格式精度会产生离散误差和截断误差等问题的限制,如果初始场给的过于偏离实际物理场,就会出现计算很难收敛,甚至是刚开场计算就发散的问题。因此,在初始化时,初值还是应该给的尽量符合实际物理现象。这就要求我们对要计算的物理场,有一个比较清楚的理解。初始化中的patch就是对初始化的一种补充,比方当遇到多相流问题时,需要对各相的参数进展更细的限制,以最大限度接近现实物理场。这些就可以通过patch来实现,patch可以对流场分区进展初始化,还可以通过编写简单的函数来对

14、特定区域初始化。以上是我对这个问题的理解,欢迎大家批评指正。94 把带网格的几个volume,copy到另一处,但原来split的界面,现在都变成了wall,怎么才能把wall变成内部流体呢?= 直接边界面定义为interior即可102在FLUENT模拟以后用display下的操作都无法显示,不过刚开场用的是好的,然后就不行了,为什么?= DirectX 控制面板中的“加速功能禁用即可128 在gambit中对一体积成功的进展了体网格,网格进展了examine mesh,也没有什么问题,可当要进展边界类型boundary type的设定时,却发现type 只有node, element_si

15、de两项,没有什么wall,pressure_outlet等。为何无法定义边界?= 因为没有选择求解器为fluent 5/643 FLUENT中常用的文件格式类型:dbs,msh,cas,dat,trn,jou,profile等有什么用处? 在Gambit目录中,有三个文件,分别是default_id.dbs,jou,trn文件,对Gambit运行save,将会在工作目录下保存这三个文件:default_id.dbs,default_id.jou,default_id.trn。 jou文件是gambit命令记录文件,可以通过运行jou文件来批处理gambit命令;dbs文件是gambit默认的

16、储存几何体和网格数据的文件;trn文件是记录gambit命令显示窗transcript信息的文件; msh文件可以在gambit划分网格和设置好边界条件之后export中选择msh文件输出格式,该文件可以被fluent求解器读取。 Case文件包括网格,边界条件,解的参数,用户界面和图形环境。 Data文件包含每个网格单元的流动值以及收敛的历史纪录残差值。Fluent自动保存文件类型,默认为date和case文件 Profile文件边界轮廓用于指定求解域的边界区域的流动条件。例如,它们可以用于指定入口平面的速度场。 读入轮廓文件,点击菜单File/Read/Profile.弹出选择文件对话框,你就可以读入边界轮廓文件了。 写入轮廓文件,你也可以在指定边界或者外表的条件上创立轮廓文件

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