В данном разделе немного поговорим про Маленькие ячейки, расскажем что это такое и с чем их едят. Обозначим проблемы, которые могут с ними возникнуть.
Как появляются Маленькие ячейки:
Во FlowVision расчетная сетка строится на основе ортогональной (декартовой) неравномерной сетки. При этом начальные ячейки-параллелепипеды рассекаются на отдельные - новые многоугольные сложные ячейки поверхностью основной геометрии расчетной области или подвижными телами.
Если поверхность геометрии разбивает исходную ячейку на две новые ячейки таким образом, что объем одной ячейки на порядки отличается от объема второй ячейки (или исходной, что тоже самое), то эта маленькая ячейка помечается во FlowVision типом Маленькая.
- Что такое маленькие ячейки ?
- Для чего нужны маленькие ячейки ?
- Что такое критерий малости ячейки ?
- Что с ними делать? И стоит ли избегать маленьких ячеек ?
- Что такое плохие маленькие ячейки?
Для чего нужны Маленькие ячейки и как они работают:
Из-за крайне большой разницы между объемами соседних ячеек существенно ухудшается сходимость системы уравнений. Из-за крайне малых значений переменных (в частности объема) ухудшается точность вычислений.
Кроме того, непрактично создавать уравнения для каждой маленькой ячейки, учитывая, на сколько мал ее вклад в результат моделирования. В то же время таких ячеек может быть очень много.
Для решения вышеописанных проблем ячейки, помеченные Маленькими присоединяются к ближайшей полноценной ячейке в той же подобласти. В результате вместо одной "нормальной" и одной маленькой ячейки получается объединенная ячейка сложной формы.
Уменьшается размерность решаемых матриц, улучшается сходимость, но не снижается точность.
Когда Маленькие ячейки - плохо:
Если в расчетной области присутствует зазор много меньше размера расчетной ячейки, то все ячейки в этом зазоре становятся Маленькими и будут присоединены к ближайшей "нормальной" ячейке. В результате этого расстояние между двумя ячейками по разные стороны сколь угодно длинного зазора будет разделено всего одной-двумя ячейками. В случае высоких градиентов давлений или температур по разные стороны зазора возможен развал решения, т.к. высокие градиенты необходимо разрешать.
По этой причине в зазоры необходимо либо разрешать с помощью высокоуровневой адаптации, либо, что гораздо практичнее, использовать Модель Зазора. Даже если точность расчета потока в зазорах не интересует расчетчика в рамках конкретной задачи, все равно необходимо использовать модель зазора для получения стабильного и адекватного решения.
При использовании Модели Зазора все ячейки, удовлетворяющие условию зазора не будут помечены Маленькими ячейками, а будут помечены зазорными (ссылка на документацию 3.13.03)
Маленькие ячейки и секторные задачи, критерии малости:
Другая ситуация, когда маленькие ячейки могут повредить качеству расчета - это секторные двумерные задачи.
В этом случае размер ячеек у оси сектора оказывается существенно меньше исходной начальной ячейки и весь объем у оси превращается в маленькие ячейки, которые потом присоединятся к одной "нормальной" ячейке. Половина сектора будет считаться одной ячейкой, что как минимум приведет к некорректному результату.
Для решения этой проблемы необходимо изменить критерий, по которому малые ячейки помечаются типом Маленькие.
Для секторных задач необходимо использовать Критерий малости "Относительный".
Абсолютный критерий малости сравнивает объем маленькой ячейки с исходной ячейкой ( до разрезания геометрией). В случае секторных задач у оси отношение объемов этих ячеек очень велико.
Относительный же критерий сравнивает объем малой ячейки с соседними.
Не рекомендуется менять численные значения критериев.
Подробнее о критериях в документации 3.13.03
Плохие Маленькие ячейки:
Возможны такие ситуации, когда образуется замкнутое пространство и все ячейки в нем помечаются как Маленькие. При этом в пространстве нет ни одной "нормальной" ячейки, к которой могли бы присоединиться маленькие ячейки. В этом случае все маленькие ячейки помечаются Плохими Маленькими ячейками и полностью исключаются из расчета.
Если это пространство не интересно с точки зрения решаемой задачи, можно не обращать внимания на плохие маленькие ячейки.
Как визуализировать Маленькие ячейки:
Чтобы убедиться, что маленькие ячейки не покрыли все зазоры или половину сектора в двухмерной задаче, можно отобразить Маленькие ячейки с помощью слоя Набор ячеек (ссылка на документацию 3.13.03).
Данный слой можно строить как во всем расчетном объеме, так и на плоскости, зачастую построение Набора маленьких ячеек практичнее производить именно в сечении плоскостью. При большом числе малых ячеек возможна чрезмерная нагрузка на видеокарту или плохая видимость сцены.