STAR-CCM+网格敏感性分析

 网格敏感性分析  

在网格划分中，有许多不同的策略来决定合适的网格，可以根据以前类似的经验，也可以进行网格细化的敏感性分析，特别是在遇到全新的计算问题时，网格细化敏感性分析的价值就凸显出来。  

以RAE2822机翼为例，采用伴随法来确定目标的网格细化方法。对于跨音速流动的RAE2822机翼，以阻力为成本函数，通过伴随法进行敏感性分析。  

 RAE2822机翼  

关键的网格区域有：  

• 滞止线。对网格高度敏感，决定下游的流动条件，需进行细化，以免对流动产生误差。

• 激波。仅仅在体表面对网格敏感，在远离体表面衰减得非常快，激波中物理量的梯度非常大，需要进行细化。

• 边界层。在机翼的吸力面对网格比较敏感，激波会诱导边界层产生分离，边界层中垂直于表面的物理量梯度非常大。

• 尾迹。在机翼尾缘对网格敏感，尾迹中物理量的梯度一直往下游延伸。

关键区域  

一旦我们知道了哪里的网格需要细化，可以从面网格细化开始。对于机翼，基本尺寸设为弦长的1/100，不需要选择表面自动修复模型，如果表面有错误，最好在几何中修复。  

以NACA0012机翼为例，参数为M=0.2，Re=5M，alpha=10 deg，计算条件为NASA TMR test cases:Lift=1.090±0.005，Drag=0.01235±0.0001。可将目标尺寸设为弦长的1/（100，120，150，200，400），表面增长率为默认的1.3。  

计算结果显示随着目标尺寸的减小，计算结果和试验结果逐渐接近。  

 网格目标尺寸影响  

增加曲线细化以捕捉前缘梯度，目标尺寸为弦长的1/100，前缘曲线上的点为（12，24，36，48，60，72，96，120），表面增长率1.3。  

曲线细化从本质上提高了结果的精度，最好的点数为48到60个点，曲线细化是CFD仿真中一项标准操作。  

 曲线细化  

对网格表面增长率对结果的影响进行分析，目标尺寸为弦长的1/100，前缘点数60，表面增长率为（1.4，1.3，1.2，1.1，1.05，1.02，1.01）。  

表面增长率对阻力的影响比对升力的影响更显著，最好的表面增长率为1.1-1.2。  

网格增长率  

面网格划分的建议值。  

升力面：基本尺寸为参考弦长的1/100，基本曲率点48-60，表面增长率1.1-1.2，目标尺寸100%，最小尺寸10%。  

机身：可以略微比升力面粗。  

边界：对于进口、出口、对称面，可以将目标尺寸设为大于10000%。  

在进行面网格划分时，建议从粗网格逐渐往细网格推进，最粗的网格划分时间建议为5分钟左右。