首页/文章/ 详情

【CFD小贴士】Fluent非定常时间变量设置

1月前浏览531

点击“CFD之仿真区”关注公 众号交流学习

概述

在非稳态(非定常)问题中,涉及到时间变量的设置会比较纠结,主要是求解器中的时间步长(Time Step Size)、时间步数(Number of Time Steps)和单位时间最大迭代次数(Max Iterations per Time Step)三个参数如何设定?他们之间有何关系?本文对此三个概念作些讨论,并以FLUENT软件为例,其他CFD模拟软件类似。

FLUENT中只有选择用密度基(Density Based)求解器,Formulation选择显式差分(Explicit)才能对时间项使用显式差分格式。其他情况下都只能选择隐式差分(implicit),因此绝大部分情况下都用隐式差分。在此我们重点讨论隐式差分。

非稳态情况下,FLUENT是从前一个时间段算到下一个时间段,时间段就是“Time Step Size”,即差分格式下的△t。每个时间段内就相当于一个准稳态。准稳态的最大迭代次数就是稳态计算时的迭代次数。如果在最大迭代次数之内达到收敛就提前完成该时间步长,进入下一时间步长,否则就会算到所设定的最大迭代次数,然后强制进入下一时间步长。

时间步数就是总共要计算几个时间步长,因此,物理总时间=时间步长×时间步数,与最大迭代次数无关。

Time Step Size怎么设定?

FLUENT帮助文件中有估算公式,即特征长度除以特征速度所得的时间小两个量级或者更小,比如流体以入口速度1m/s要经过1米的计算段,那么这个time step size就是0.01秒或者更小。当然如果是封闭体系,没有进/出口(例如换热导致内部密度变化引起的流动),则可以粗算一个稳态结果,然后用“Report→Volume Integral”计算体积平均速度,以此为特征速度估算大致的时间步长

注:其他方法

1、先计算出沿流向最小的网格长度

2、用该网格长度除以进口速度等于非稳态的时间步长,能够较好的表现流动特征,特别在计算升力、阻力系数时,能够使你的数据与实验对比较好

当然,这三个值是需要调整的。在FLUENT计算中,缩小Time Step Size、增大Max Iterations per Time Step,都能增加精度和收敛性,同时也都会增加计算时间,但是一般来说,后者不如前者作用大。默认的最大迭代次数20步是比较合理的。因此调值的整体思路是,调整Time Step Size,使得每一段的计算步长尽量在15-20步内收敛。因为开始的时候要充分收敛,因此一开始Time Step Size要设置的充分小,到后面再逐渐增大Time Step Size。

如果一开始不知道如何设定的时候最好是打开Adaptive让他自动定义时间步长跑最好了。其中最小的时间尺度也只能小到这个比例的1/100的这个水平上。

如果发现收敛达不到要求,需要把Time Step Size调小,保证Max Iterations per Time Step在20步内,实在不行,再调大Max Iterations per Time Step。       

来源:CFD仿真区
FluentSTEPSUM
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-13
最近编辑:1月前
濮小川CFD
硕士 心不唤物,物不至!
获赞 16粉丝 42文章 103课程 0
点赞
收藏
作者推荐

【Fluent meshing基础练习04】表面网格修复

点击“CFD之仿真区”关注公 众号交流学习概述 本练习主要演示如何使用fluent meshing边界网格清理工具来修复面网格,通过使用这些工具来清理半汽车风洞表面网格并生成一个体积网格。主要内容包括:1.可视化问题区域2.使用全局和局部工具清理网格,检查网格质量3.使用全局和局部工具改进网格质量4.使用新的FM图标和检修技术(Troubleshooting techniques)5.生成体网格并提高其质量6.设置边界条件01导入网格文件,并可视化问题区域启动FM 读入网格文件并显示File→ Read→Mesh ,选择ASMO_NS-for-repair.msh.gz ,点击OK 。右击asmo,点击D raw 选择Zone selection filter (热键Ctrl+Z),选择下图所示三个面,点击hide隐藏。 在Display标签下,反选All Faces,勾选其它Faces。在geometry object下右击asmo,点击draw。可以看到存在大量的自由面问题需要修复。02修复Free Faces合并节点merge nodes,按下图所示操作。按下图所示设置,勾选Relative(Percent),从10%(按10%跨度)调节Tolerance至50%,点击Mark,显示存在3880个Free Faces,然后点击Apply for All。(也可以点击Apply for Current查看每次修复情况)。对于节点偏移严重的面网格,需要使用stitch缝合功能进行修复。建议使用stitch之前保存网格,因为如果操作不当可能会破坏几何。按下图所示操作,点击Mark,点击Frist软件自动找到问题区域,然后点击Apply for All或Apply for Current来修复问题。(由于几何存在一些“大洞”,stitch功能是无法修复,下面进行手动修复)在Patch Options下勾选Remesh,表示对修补的洞进行网格重构。如下图所示,切换到Edge selection Filter(热键Ctrl+E),然后点击+修补洞,然后点击next直到修复完所有洞,最后剩下7个高扭曲面。 注:如果修补洞的操作出现错误,可以使用热键F12撤销最后一步操作。 如下图所示,切换到Edge过滤器(热键Ctrl+E),选择一条边线,点击Edge Split(热键F7)分割边线,切换到node过滤器(热键Ctrl+N),按照如图顺序选择两个点,点击MergrNodes(热键F9)完成该处面网格修复。F12删除所有的选择,继续点击Diagnostic Tools面板上的Next,出现下图所示问题区域,按照如图顺序选择两个点,点击MergrNodes(热键F9)完成该处面网格修复。(此时还存在1个自由面,直接删除或在Diagnostic Tools面板自由面功能选择delete或使用Multi修复。)03使用多重面和自干涉功能如图下图所示,反选Free Faces在Diagnostic Tools面板选择Multi,点击Mark→点击Frist之后会出现一个边缘面,点击Apply for current之后边缘面将消失。(上面已经提到另外两种方式:直接删除或在Diagnostic Tools面板自由面功能选择delete) 在Diagnostic Tools面板上的summary可以查看,已经不存Free Faces和Multi-Faces。在Diagnostic Tools面板上选择Self Intersections功能,点击Mark→点击Frist→点击Smooth All完成自干涉的修复。 注:Self Intersections不会显示在控制面板信息栏中 04验证连通性,并提升表面网格质量在验证表面网格不存在连通性问题之后,就可以提升表面网格质量。如下图所示操作,然后右击“asmo” object → Draw之后不存连通性问题。勾选All Faces后,右击“asmo” object → Draw。放大下图所示区域发现存在高纵横比面网格,按下所示进行调整。(切换到Node Filter→选择图示的两个点为目标,Ctrl+S创建一条直线→选择图示一个点,Ctrl+P投影到直线上)重分区域,切换到zone过滤器,选择车前部,点击图示Isolate图标(热键CtrI+Shift+I),发现存在一些问题,部分面网格是属于车身主体部分的。 切换到Face过滤器,设置BOX框选,右键从左向右选择图示面网格。切换到zone过滤器和select选择模式,选择车身主体部分,然后点击Rezone图标(热键Ctrl+O)。提升网格质量,按图所示设置,使面网格质量Skewness<0.7。按图所示,点击convert to Mesh Object,弹出面板上选择yes,生成Mesh object。05生成体网格并输出按图所示操作。默认设置,建议先点击apply后点击mesh生成体网格。(由于我们不生成边界层网格,所以无需先计算体积域)查看体网格质量,发现有121个单元质量Skewness>0.9,下面查看该网格位置。菜单栏选择Display→Grid,按图所示选择,发现在车轮底部存在低质量网格。按图所示选择Auto Node Move来提升网格质量。按图所示选择,提升网格质量,最差质量为Skewness=0.889。(通过移动节点来提高质量。选择允许移动的边界,但要限制沿表面的移动,以避免几何形状的变化)命名边界,按图所示操作。其他边界操作相同(outlet为pressure-outle类型,symmetry边界为symmetry类型)。输出网格,Flie→write→mesh。来源:CFD仿真区

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈