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行業資訊

CFD計算結果的驗證以及計算修正的問題

發布時間:2022-01-07 16:48:42 人氣:1322

  通常實驗是*的驗證手段,但是存在一個問題,實驗過程中的參數很難與計算輸入的參數完全吻合。對于實際工程問題,采用實驗有時候是*的驗證手段。一般來說,數值計算結果在工程上與實驗結果誤差在10%以內是被允許的。在數值計算結果與實驗數據存在很大差異時,一般進行以下一些步驟的檢查:

  1. 檢查幾何模型

  分析是否忽略了關鍵幾何特征、檢查邊界位置是否合適。很多時候邊界位置設得不合適,可能會導致計算振蕩,不收斂等情況發生。同時,由于不同的軟件對于不同的邊界組合方式處理方法存在差異,需要選擇合適的邊界組合方式(如FLUENT中壓力邊界與outflow邊界相沖,*不要同時出現,可能導致收斂問題。流量入口邊界收斂要比壓力入口困難)。

  2. 檢查物理模型

  是否選用了不合適的模型。每一種模型都有一定的使用范圍,使用者需要對這些使用限制有深刻的認識才能更好的進行選擇。例如FLUENT中,湍流模型有很多,標準K-E模型適合一般的工程流動問題,但是對于強旋流誤差較大,RNG K-E模型適合旋轉流動湍流計算,SA模型適合航空外流計算,K-W適合邊界層計算,雷諾模型適合各向異性湍流的計算,但是計算量大不易收斂。因此在進行選擇需要仔細的考慮選擇的模型是否適合自己的問題,一旦模型選擇錯誤,輕則造成大的誤差,重則不收斂計算出錯。

  


  3. 檢查是否忽略了不該忽略的物理現象

  例如計算復雜幾何模型時出現大的負壓區,是否需要考慮空化。計算高壓氣體時,是否考慮可壓縮性,是否考慮粘性熱。還有一些情況下,是否考慮蒸發、冷凝等相變情況。有時候這些物理現象會導致計算的不收斂乃至計算錯誤。

  4. 優化網格

  網格質量始終是CFD工程師們的努力內容。好的網格質量能夠增強收斂、提高計算精度、減少計算時間,因此在時間充足的情況下,盡可能的去提高網格質量。同時,對于流動情況復雜的區域進行網格加密處理。在計算結果達到要求后,還需要進行網格獨立性驗證。

  5. 邊界條件檢查

  測量精度是否滿足要求?若邊界信息不是通過儀器測量得出而是通過計算,那么采用的公式使用條件是否能夠接受?

  總之,雖然CFD的輸入、輸出較為簡單,但是要想得到比較好的計算結果實際上是相當的困難的,不但需要良好的實驗設備的支持,更需要使用者擁有深厚的理論功底。在當前,很多高校的學生都加入了CFD計算這個行業,有很多像我這樣的半路出家的,理論基礎薄弱,在應用CFD過程中出現了很多的問題,不但會在工程上造成災難,還會敗壞CFD的名聲。所以痛定思痛,下定決心學好理論,只有擁有良好的理論功底,才有可能將CFD更好的應用于工程中,更好的讓CFD指導產品設計。


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