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CFD计算结果的验证以及计算修正的问题

发布时间:2022-01-07 16:48:42 人气:1190

  通常实验是*的验证手段,但是存在一个问题,实验过程中的参数很难与计算输入的参数完全吻合。对于实际工程问题,采用实验有时候是*的验证手段。一般来说,数值计算结果在工程上与实验结果误差在10%以内是被允许的。在数值计算结果与实验数据存在很大差异时,一般进行以下一些步骤的检查:

  1. 检查几何模型

  分析是否忽略了关键几何特征、检查边界位置是否合适。很多时候边界位置设得不合适,可能会导致计算振荡,不收敛等情况发生。同时,由于不同的软件对于不同的边界组合方式处理方法存在差异,需要选择合适的边界组合方式(如FLUENT中压力边界与outflow边界相冲,*不要同时出现,可能导致收敛问题。流量入口边界收敛要比压力入口困难)。

  2. 检查物理模型

  是否选用了不合适的模型。每一种模型都有一定的使用范围,使用者需要对这些使用限制有深刻的认识才能更好的进行选择。例如FLUENT中,湍流模型有很多,标准K-E模型适合一般的工程流动问题,但是对于强旋流误差较大,RNG K-E模型适合旋转流动湍流计算,SA模型适合航空外流计算,K-W适合边界层计算,雷诺模型适合各向异性湍流的计算,但是计算量大不易收敛。因此在进行选择需要仔细的考虑选择的模型是否适合自己的问题,一旦模型选择错误,轻则造成大的误差,重则不收敛计算出错。

  


  3. 检查是否忽略了不该忽略的物理现象

  例如计算复杂几何模型时出现大的负压区,是否需要考虑空化。计算高压气体时,是否考虑可压缩性,是否考虑粘性热。还有一些情况下,是否考虑蒸发、冷凝等相变情况。有时候这些物理现象会导致计算的不收敛乃至计算错误。

  4. 优化网格

  网格质量始终是CFD工程师们的努力内容。好的网格质量能够增强收敛、提高计算精度、减少计算时间,因此在时间充足的情况下,尽可能的去提高网格质量。同时,对于流动情况复杂的区域进行网格加密处理。在计算结果达到要求后,还需要进行网格独立性验证。

  5. 边界条件检查

  测量精度是否满足要求?若边界信息不是通过仪器测量得出而是通过计算,那么采用的公式使用条件是否能够接受?

  总之,虽然CFD的输入、输出较为简单,但是要想得到比较好的计算结果实际上是相当的困难的,不但需要良好的实验设备的支持,更需要使用者拥有深厚的理论功底。在当前,很多高校的学生都加入了CFD计算这个行业,有很多像我这样的半路出家的,理论基础薄弱,在应用CFD过程中出现了很多的问题,不但会在工程上造成灾难,还会败坏CFD的名声。所以痛定思痛,下定决心学好理论,只有拥有良好的理论功底,才有可能将CFD更好的应用于工程中,更好的让CFD指导产品设计。



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