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温升对称模型的简化

4年前浏览4199
在“[FloEFD] 网格划分对分析精度的影响中”,我们曾经提到:网格的多少/质量对计算结果精度有很大的影响,甚至可能会引起分析结果的失真。但是由于分析时效性及计算资源的限制,不能一味的追求细化网格,在此背景下对称模型的简化处理就能发挥一定的作用。                           

Figure-1 :对称模型

以图示模型为例进行对比说明:
对称模型设置与整体模型基本一致,不同的是计算域需要进行调整,如上图:
Case-1:对整体模型划分网格,采用局部网格进行网格细化。
Case-2:对一半模型划分网格,使网格质量与Case1相近。

 

  • 对比以上两种模型运行时间及分析结果。


  • 网格数及划分时间


Case-1

Case-2


Cell:640,101

Solid cell:250,082

Time:76s

 

Cell:263,421

Solid cell:92,612

Time:33s

 

  • 运行时间及分析结果


 

Case1

 

 

Results:

探测点1 :35.40℃

CPU Time:0:38:17

 

Case2

 

 

Results:

探测点1 :35.38℃

CPU Time:0:09:43

总结:

① 在Cell总数及质量相近时,半模型所需计算资源将缩减很多,并且模型越复杂,效果则越明显,而结果基本相同。
② 若将半模型继续细化,则可以利用与整模型相同的计算资源得到更精确的结果.

 

  • 对称模型注意事项:


1.如果在对称平面穿过的开口、表面或体积处指定整体边界条件(如质量流量或体积流量、热功耗),则必须将输入值调整为对称条件。Flow Simulation 会自动将指定值应用于计算区域。由于对称条件减小了计算区域和体积,因此必须相应减小其他条件(表面或体积)的指定值。例如,如果对称平面将开口分为两半,那么必须指定实际质量/体积流量的一半以满足条件。
 
2.不仅模型需要对称,边界条件及整体流体流动也要对称
有时模型和入口流动均对称并不能保证其他流动区域也对称,例如通过圆柱面的冯卡门涡街。

 


冯卡门漩涡图示

但对于一般温升分析,无定常来流绕过障碍物,不会形成冯卡门涡街,所以在模型及边界条件对称的情形下仍可以采用一半的模型分析。
① 冯卡门漩涡(Von Karman Vortices)是流体力学中重要的现象,在一定条件下定常来流绕过某些物体时,物体两侧会周期性的脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡,由于非线性作用,形成冯卡门涡街。
② 对圆柱绕流,当雷诺数(Re)为300~3*10^5涡街出现,当Re为3*10^5~3*10^6时,有规律的涡街消失,当Re大于3*10^6时,涡街又会出现.
 
结论:
运用一半模型分析,能够很大程度上节约计算资源,并得到相同精度的结果,但需要注意流体的流动状态,以防得出错误的结果。


理论仿真体系流体基础FloEFD
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首次发布时间:2020-10-22
最近编辑:4年前
江丙云
博士 | 仿真专家 C9博士,5本CAE专著
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3年前
厉害
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3年前
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『沉默是金』
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优秀
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天才小灰机
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很好
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Ce & At
我爱学习
3年前
网格怎么呈现你现在的状态
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Leon
3年前
厉害
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4年前
厉害
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