CFD仿真计算中的各种问题

每一次CFD仿真，都有一堆问题需要回答。

1 行动前的准备

1. 期望获取什么结果，并计划如何运用这些结果？

1. 有哪些建模方案可供选择？
2. 分析过程中需要包含哪些物理模型？
3. 必须以及可以做出哪些简化假设？
4. 是否需要特别的建模技术或能力？
5. 是否需要使用C语言编写的UDF？

2. 需要达到怎样的计算精度？

3. 有多少时间预算？

4. 如何从物理系统中独立出需要分析的子系统？

5. 如何确定计算区域的边界？

1. 边界信息是否完整？
2. 当前的边界类型能否适应这些信息的要求？
3. 是否可以将计算区域延伸至具有明确信息的位置？

6. 是否可以将问题简化或近似处理为二维或轴对称模型？

2 创建模型

• 使用四边形/六面体网格，还是三角形/四面体网格，抑或是混合网格？
• 几何结构和流体流动有多复杂？
• 是否需要非一致网格界面？
• 网格分辨率在各个区域需要达到何种程度？
• 对于几何结构而言，分辨率是否足够？
• 能否预测到高梯度区域？
• 是否需要使用自适应方法来增加分辨率？
• 计算机内存是否足够？
• 需要多少网格单元？
• 使用多少物理模型？

3 求解器设置

• 计算区域中是否存在无法计算的网格？网格质量是否满足要求？
• 选择何种求解器？
• 选择什么物理模型？
• 需要考虑哪些材料属性？
• 边界类型及边界信息是否合适？
• 初始值是否恰当？

4 计算与监控求解

• 离散守恒方程采用迭代法求解。通常需要经过多次迭代才能达到收敛解？
• 如何判断计算是否收敛？判断标准是否合适？
• 如果计算不收敛，可以采用哪些措施？
• 如何判断收敛结果是否满足要求？

5 检查与保存结果

• 利用可视化工具用于回答如下问题
• 整体流型是怎样的？
• 是否存在流动分离现象？
• 激波、剪切层等在哪里形成？
• 关键流体特征是否得到了解析？
• 数值报告工具用于计算以下定量结果
• 力和力矩
• 平均换热系数
• 表面和体积积分量
• 通量平衡

6 计算后的模型修订

• 物理模型是否合适？

• 流动是否存在湍流？
• 流动是否为非定常？
• 是否存在可压缩性效应？
• 是否存在三维效应？

• 边界条件是否正确？

• 计算域是否足够大？
• 边界条件是否适当？
• 边界值是否合理？

• 网格是否足够好？

• 网格能否进行适应以改进结果？
• 解在适应过程中是否会显著变化，或者解是否与网格无关？
• 是否需要提高边界分辨率？