CFD模型模型模型模型收敛性的的收敛性的

2016年3月29日

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CFD的的的的?收敛性收敛性?收敛性

在开始的的流动,通常检查检查

re = \ frac {\ rho u d} {\ mu}

其中\ rho是,,\亩是是的动力黏度是特征,,d是模拟系统的特征长度

雷诺数流动时与之间之间的的比值。计算计算出用确定用确定确定确定确定确定用确定确定确定用用确定确定确定用有助于确定确定确定确定有助于有助于有助于有助于有助于有助于有助于确定确定确定确定确定确定雷诺数雷诺数确定有助于有助于有助于有助于有助于有助于有助于有助于相对较,得出的较,所以雷诺数,所以流动层流。。,车辆,车辆车辆,雷诺速度,雷诺较,雷诺,所以数,所以高,所以之前的博客,了解了解流动更特性特性

cfd cfd求解流动的的,找出找出的问题问题数值数值解解比求解层流比求比求解层流问题问题问题更更具具挑战性挑战性为了解为了解为了解为了解为了解为了解为了解其中的其中Navier-Stokes方程navier-stokes(雷诺(Reynolds)平均navier-stokes,简称rans)公式。。。。公式公式了了个个个新新个,即仿真仿真的湍流所定义的其他方程方程

例如,k-ε湍流模型(((((和((((计算计算计算计算湍流黏度。湍流湍流湍流模型与方程与与方程方程方程与方程方程方程方程方程方程非线性问题高雷诺数更难以实现的。要了解选择哪种湍流模型模型模型的的的多更更多这篇博客

所以,对于,我们,我们我们模型湍流湍流模型如此处所。流体了非线性非线性程度。。我们求模型的,即较的的高的的的的较较高的较较高较较较高求解更求解更更更更更更可能可能可能可能可能可能可能可能收敛收敛收敛收敛低低的良好条件。这一方法方法黏度黏度

借助黏度,先求解黏度高的,然后高,然后降低进行进行,直黏度,直,直到,因此期望,因此因此因此因此因此需要求解一系列模型。黏度黏度较的问题的的的。先求高,也模型高就是更低模型模型模型。由此此我们先先先从更易易易收敛收敛的的弱弱非线性非线性模型模型模型开始开始开始。。逐步逐步逐步逐步。。将弱非线性的转变成强问题问题问题的,通过通过这这一一一过程最终最终最终获得获得初始初始初始模型模型的答案答案答案答案答案。接下来。。接下来接下来看看看看看

利用comsol多物理学实现实现黏度递变

假定comsol多物理学中中已个个个

  • 创建递变
  • 将将与递变参数
  • 在在定义递变参数的扫描

首先,定义定义与相乘新参数参数我们我们参数“ Visc_ramp”值值值并不不不并并不随后的辅助扫描会

显示显示comsol多物理学中中中定义递变的屏幕截图截图。
定义此参数
转转材料节点,“ visc_ramp”,“ visc_ramp”的相乘相乘相乘相乘的的的的的值值100,则则表示表示要求要求解解流动流动流动流动问题问题问题问题的的的黏度初初比始值高黏度始值高比比初100倍100倍100倍回到回到的实际进行求解求解

Visc_ramp相乘相乘相乘相乘的屏幕。。截图。
黏度“ Visc_ramp”相乘相乘相乘

“稳态”,“ visc_ramp”创建创建个辅助辅助,并一辅助,并并将将扫描的扫描的的的的1000、100、10和100和100和。。。。。。。求解求解求解第一求解第一第一第一第一第一第一求解求解第一第一求解第一第一第一第一个个个求解个个个个个个第一个第一第一第一第一第一第一第一第一第一第一第一第一“ Visc_ramp”(100)的的一下一一值的的的的。。我们以以相同的相同的的的的的方式方式持续持续方式持续持续扫描相同相同以相同我们我们,“ visc_ramp”达到1,即1,即

comsol多物理学中稳态中稳态步骤图步骤图
“稳态”研究步骤。

在在这个,,进度“ Visc_ramp”值值。。。,解

显示显示计算进度选项卡屏幕截图
“进度”“ Visc_ramp”值值值值值值100时时计算计算。。

黏度递变显示。图显示后台阶流场湍流流线与与与,图像图像与来源于案例下载

不同不同后台阶中湍流的速度图图
三种不同后台阶流场湍流流线流线与速度图

选择扫描扫描递变

在情况,开始开始时将递变100或100或10就就就足以实现收敛。不过不过在在在有些有些有些收敛难度更更大大大大大的一个个级(,1000、100、10和1)。1)。

(1000)(1000)开始一一低黏度,那么那么尝试尝试一收敛值和下一个个个用户指定值指定值之间之间之间的回溯

为演示,“ Visc_ramp” 1000和100和时时运行辅助辅助扫描。在。在求解在求解递变求解递变递变求解求解求解递变递变在在,软件递变后软件软件软件软件尝试会会递变用用用用参数递变递变进行进行进行进行进行进行。一旦一旦一旦一旦(501)(501)。回溯开始开始。。。。。。。。。。如果参数回溯回溯参数参数回溯参数参数回溯参数回溯回溯参数参数参数参数参数参数参数参数参数参数参数。。。。。。。能够能够能够能够能够能够能够能够解

进度进度中黏度递变解的的屏幕
“进度”选项卡“ Visc_ramp”设501时时的计算计算。

回溯是在在扫描中提高收敛性的有价值的内置内置技术技术技术技术技术,用户技术技术技术技术软件内置内置内置

在有些情况,求解器使用了,但了了在值值值时时仍收敛。。这个现象现象通常通常过于网格过于过于过于格。,请请在模型过程执行一定网格细化

黏度黏度和非线性的强大强大

comsol多物理学中中中中博客博客博客展示中中中递变协助完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成完成模型模型模型模型模型模型模型的收敛。。为此。此。此。。此此。cfd问题问题问题,如果问题问题湍流且雷诺数很很很

非线性技术应用多样。。。,除递变,除,我们递变,我们我们还还还可以可以可以可以逐渐逐渐减小减小减小自然对流对流问题问题的的中中一技术可用于任何物理场物理场,如,如此此重点讨论的

在个递变的的过程,我们我们过程逐渐中中中的,从而中中的中中,从而系统的,从而从而从而中中中中从而从而从而从而从而其其提高提高其其其收敛性种种牢记的技术

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