Checklist по созданию проекта - Вкладка Препроцессор

Содержание материала

Общие установки 

В папке общие установки задаются:

  • опорные величины -  они не должны быть нулевыми. 
  • вектор гравитации - если моделируемый физический процесс происходит в естественном поле тяготения, то смело задавайте вектор гравитации. Не забывайте про направление - оно определяется относительно осей абсолютной системы координат (в левом нижнем углу окна ППП). Во вращающихся и симметричных постановках нужно следить за направлением вектора гравитации - он может быть направлен либо по оси вращения, либо вдоль плоскости симметрии. 
  • g-Точка, g-Плотность, Слой - для задания гидростатики. Используются для задания гидростатического столба жидкости или газа в случаях, когда его значения велики (уровень океана для корабельных задач), либо требуется повышенная точность (для моделирования естественной конвекции газа).

Вещества

Мы всегда стараемся упростить постановку. В веществах можно пренебречь сжимаемостью: задавайте плотность константой для малого дозвукового обтекания. Если в проекте нет горения и химических реакций, то обнуляйте энтальпию образования. Для двухфазных задач с VOF не забывайте указывать поверхностное натяжение и задавать сжимаемость с помощью градиентов плотности (dRho/dP, dRho/dT).

Задать вещество можно тремя разными способами.

  1. выбрать его агрегатное состояние и задать все физические свойства в ручном режиме. При моделировании сверхзвуковых процессов в газах или деформации неньютоновских жидкостей важно задать свойства веществ в виде зависимости от температуры или давления при помощи редактора формул. 
  2. воспользоваться стандартной базой веществ FlowVision и выбрать вещество из списка: Вещество > Загрузить из БВ > Стандартная.
  3. использовать собственную пользовательскую базу веществ: редактировать стандартную базу веществ FlowVision (для описания особых свойств уже существующих веществ), либо создать её с нуля (для задания веществ со свойствами, которых нет в базе FlowVision). 

Фазы 

В фазах задаются все уравнения, описывающие моделируемые физические процессы. На данный момент во FlowVision реализовано три типа фаз: сплошная (для моделирования течения сплошных сред), частицы (для моделирования процессов в дисперсной фазе) и каркас (для моделирования пористых сред). 

В вашем проекте может быть несколько типов фаз одновременно. Например, 

  • сплошная (воздух) + сплошная (вода) для моделирования струй и волн во внешней воздушной среде;
  • сплошная (воздух) + частицы (аэрозоль) для моделирования распыления;
  • сплошная (вода) + каркас (трубчатый проводник) для моделирования пористости.

Для каждой фазы задаются решаемые физические уравнения: движения, турбулентности, теплопереноса, излучения, массопереноса, ЭМГД. 

Не включайте все физические процессы. Только те, параметры которых интересуют при решении данной конкретной задачи. 

На самом деле, в каждом физическом процессе пользователю доступно ещё и изменение всех настроек. Так можно настроить модель "под себя", но лучше делать это с умом. Если чего-то нет в документации или в учебнике - пишите в техническую поддержку.

Модели

В модели мы задаём взаимодействие между фазами. Здесь определяется тот "+", который мы писали выше для примеров наличия нескольких фаз в расчёте: сплошная + сплошная и т.д. Если в вашем проекте только одна фаза, то и модель будет состоять из одной фазы.

В модели можно включить модель зазора (если это необходимо для вашей задачи) и задать начальные данные. Начальных данных может быть несколько и применяются они в разных геометрических объектах. Задавая начальные данные в проекте, вы повышаете стабильность расчёта в начальный момент времени и ускоряете выход на стационарное решение. Вот несколько стандартных приёмов, как правильно задать НУ в проекте для ускорения процесс получения стационарного решения:

  1. Задавайте величину скорости (не оставляйте нулевую скорость!) во всём объёме расчётной области при моделировании течения
  2. Задавайте НУ параметров торможения на поверхности обтекаемых тел - это особенно актуально для сверхзвуковых расчётов
  3. Задавайте начальный объём жидкости через НУ в двухфазных задачах.

Напомним, что начальные данные задаются относительно опорных величин

Подобласти

Теперь переходим в подобласти и первым делом присваиваем в окне свойств всех существующих подобластей Модель = Модель #, созданная ранее в папке модели. Рассмотрим подробнее настройки проекта, которые назначаются в папке подобласти.

Граничные условия

В граничных условиях выбирается тип граничного условия (ГУ) - стенка, вход/выход, симметрия, неотражающее и т.д. и задаются способы определения параметров процесса (скорость, температура и т.д). 

Для разных классов задач применяются разные ГУ входа / выхода.

Самый простой пример: на ГУ Вход/выход для сверхзвуковой скорости нельзя использовать тип = нормальная массовая скорость. Если вы сомневаетесь, какой тип ГУ необходимо использовать для вашей задачи, - изучите соответсвующий раздел в документации. А в блоге мы уже рассказывали про тип ГУ сверхзвуковой вход и параметр для задания скорости на ГУ "свободный выход" - полное давление.

Геометрия 

Во вкладке геометрия каждой геометрической поверхности присваивается созданное граничное условие. Рассмотрим решение основных вопросов от наших пользователей:

  • Если геометрическая модель не разделена на группы и подсвечивается единым целым -> перейдите в настройки ППП (Файл > Настройки) и выберите Отображать все группы = Да. 
  • Если необходимо выделить часть поверхности (для задания другого ГУ или создания супергруппы), то разбить геометрию можно с помощью её перегруппировки (Регион - Поверхность # > Перегруппировать). Отметим сразу, что чем меньший угол отклонения задаётся, тем на большее число групп разделится поверхность. 

Присвоить граничное условие группе (или всему региону) можно при помощи правого клика мыши по выбранной геометрической поверхности в дереве проекта. Далее выберите граничное условие из списка созданных ГУ.   

Модификаторы  

Модификатор - это инструмент FlowVision, генерирующий физические процессы, в ячейке. Моделируете пористые среды?  - используйте модификатор анизотропного сопротивления;  электрические приборы? - в FV есть модификаторы внешнего электрического тока и магнитного поля. Полный список модификаторов и их применение вы найдёте в документации.

Самым популярным по использованию модификатором является подвижное тело. Подвижное тело задаётся на импортированном объекте для вставки его в расчётную область. Если в свойствах модификатора подвижное тело не заданы скорости движения или внешние силы / моменты, то импортированный объект неподвижен, то есть зафиксирован в расчётной области. Именно так реализуется принцип обратимости аэродинамики во FlowVision.

 

Начальные условия

В папке  модели задавались только величины начальных условий параметров, а в подобласти  (во вкладке начальные условия) эти параметры присваиваются расчётному объему именно этой подобласти.  

И задать НУ можно в полном объёме, либо в обрезанном - это нововведение версии FlowVision 3.12.01.

Ранее мы упоминали, что задание начальных условий ускоряет выход на стационар. Начальные условия могут задаваться как во всём пространстве данной подобласти, так и в отдельных объектах. НУ может быть несколько и можно задавать разные параметры в различных частях расчётного объёма. Отрабатывают они последовательно, заменяя или усредняя заданные выше НУ.

Расчётная сетка

Расчётная сетка определяется в первую очередь начальной сеткой, и применяемыми к ней далее адаптациями. Вообще, от качества расчётной сетки зависит 80% успеха вашего расчёта! Какая же она, идеальная расчётная сетка? 

  1. состоит по-макисмуму из квадратных ячеек.
    Но если поток направлен вдоль сеточных линий, то ячейки можно задавать и вытянутыми (рекомендованное отношение сторон ячейки менее 10). На отдалённых границах расчётной области ячейки могут быть ещё более вытянуты - с отношением сторон до 1000. 

  2. оптимальна по вычислительным ресурсам.
    Для работы на локальной машине можно максимально укрупнить начальную сетку и использовать адаптацию высокого уровня. А вот при распараллеливании расчёта на несколько процессоров (кластер, многопроцессорный запуск) рекомендуем максимально измельчить расчётную область начальной сеткой и использовать адаптацию до 5-6 уровня, так как распараллеливание по процессорам происходит именно по начальной сетке.

  3. получена в результате проведения исследования сходимости по сетке