【小白的CFD之旅】14 實例反思【轉發】

2017-01-18 by:CAE仿真在線來源:互聯網

小白將敲門實例認真做了三遍,終于可以脫離文檔直接將實例從頭到尾的完成了。不過在做實例的過程中,小白還是發現了不少的問題。

這些問題包括:

實例是從導入網格文件開始的,這網格是什么鬼?
在Models節點中選擇了Energe及Viscous模型,但是模型列表框中包含有很多種模型,在其他的問題中,到底應該選用何種模型?
案例中有很多節點沒有進行任何設置,如Dynamics Mesh節點,那么什么時候該啟用這些節點?
在Solution Methods設置面板中存在眾多的離散方法,這些離散方法是什么鬼?在實際工程中該如何選擇?
在進行計算之前,實例中進行了初始化,這初始化是什么鬼?有什么作用?
計算后處理中包含了眾多菜單選項,應該怎么選擇?
敲門案例做完了么?后面還有沒有需要補充的內容?怎樣才算完?
怎么去評價計算結果?如何知道算得對不對呢?

帶著這些問題,小白又找到了黃師姐,但是不巧黃師姐有點事兒要出門,于是讓小白找小牛師兄。
小牛師兄是一個很嚴肅的人,帶著厚厚的眼鏡坐在實驗室靠窗的辦公桌上,小白找到他時他正在草稿紙上埋首寫著什么。
“牛師兄,早啊“,小牛打招呼道。
"嗯早,小白啊,找我有事么?”小牛師兄停下手中的事情,問小白。
小白將他的疑問說給小牛師兄聽。小牛師兄聽完后笑了。

“不錯不錯,做完案例后能有這些疑問很難得。等你把這些疑問都搞明白了,CFD也基本上算入門了”。小牛師兄的話聲音很輕但很令人信服。
“你的這些疑問幾乎是所有初學者的疑問,詳細來講今天時間不夠,我們還是大概的聊一聊吧”,小牛師兄繼續說。

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1 關于網格

網格是個什么東西呢?為啥子需要網格?簡單來講,網格實現了將一個大問題化解為多個小問題,將連續的問題化解為離散的問題

NS方程
流體的運動過程很復雜,通常我們基于守恒方程來建立力學模型,如常用的基于質量守恒、動量守恒的N-S方程,這些方程都是復雜的偏微分方程。

連續方程(質量守恒方程)
\[\frac{\partial \rho}{\partial t}+div(\rho \vec{v})=0\]
動量方程(動量守恒方程):
\[\frac{\partial (\rho u)}{\partial t}+div(\rho u \vec{u}) = - \frac{\partial p}{\partial x}+div(\mu grad u)+S_{mx}\]
\[\frac{\partial (\rho v)}{\partial t}+div(\rho v\vec{u}) = - \frac{\partial p}{\partial y}+div(\mu grad v)+S_{my}\]
\[\frac{\partial (\rho w)}{\partial t}+div(\rho w\vec{u}) = - \frac{\partial p}{\partial y}+div(\mu grad w)+S_{mz}\]

可寫成統一形式:
\[\frac{\partial (\rho \phi)}{\partial t}+div(\rho \phi \vec{u}) = div(\Gamma grad \phi)+S_{\phi}\]

如此復雜的方程,難以直接求得數學上的解,工程上常用數值方法進行求解。數值怎么求解呢?一種基本的思想是將無限連續的計算空間分解為有限離散的計算區域,這些小的區域稱之為網格。有了網格后,就可以在網格基礎上應用控制方程,利用一些離散方法將偏微分方程轉化為代數方程,通過求解代數方程可以獲取所有網格上的物理量分布。

2 沒設置的節點

Fluent是一個通用軟件包,為了適應大多數的問題求解,因而在設計時考慮了大部分流體問題求解所需要進行的設置,因此在案例設置的過程中,存在很多不需要進行設置的節點。
那么該怎么知道哪些節點需要設置哪些節點不需要設置呢?歸根結底還是跟使用者對自己問題所涉及的物理背景了解程度,以及想要考慮物理模型的精細程度。