Составляющие искусственной сжимаемости
Искусственная сжимаемость вводится для уменьшения нестабильности возле деформируемых стенок в CFD-коде. Она задаётся как сопротивление резкому изменению давления.
Искусственная сжимаемость формируется на основе двух коэффициентов:
• Податливость
• Мобильность
Оба коэффициента могут быть использованы как вместе, так и по отдельности.
Скорость стенки на следующем шаге определяется соотношением:
Уравнение показывает, что нестабильность решения происходит за счёт резкого изменения скорости стенки, которая также используется для решения уравнений Навье-Стокса.
Податливость материала (обратно жесткости материала в прочности) характеризуется способностью конструкции (стенки) перемещаться под давлением, приложенным к этой конструкции (стенке). Использование данного параметра целесообразно при незначительном изменении шага по времени в процессе расчёта. В таком случае, однажды заданный коэффициент будет стабильно работать во время расчёта.
Мобильность материала характеризует ускорение стенки под действием приложенного давления и имеет сильную зависимость от изменения шага по времени. Данный коэффициент эффективно использовать при сильном изменении шага по времени (в более чем 10 раз).
Формулы, по которым вычисляются данные коэффициенты, являются начальной оценкой искусственной сжимаемости. Эта оценка может быть избыточной (приводить к значительному изменению веса или сильному демпфированию) или неадекватной. В этом случае, требуется проведение дополнительной оценки путем изменения коэффициентов.
Предлагаю Вам ознакомиться с процессом поиска коэффициентов искусственной сжимаемости на примере задачи о гидравлическом демпфере.