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Accueil « Trucs - Astuces » Conseils # 038; Astuces: Convergence et étude Indépendance Mesh

La convergence est quelque chose que tous les ingénieurs CFD parler, mais nous devons nous rappeler que la façon dont nous définissons généralement la convergence (en regardant les valeurs résiduelles) est seulement une petite partie de veiller à ce que nous avons une solution valable. Pour une simulation en régime continu, nous devons nous assurer que la solution satisfait aux trois conditions suivantes:

- Résiduelles valeurs d'erreur RMS ont réduit à une valeur acceptable (typiquement 10 -4 ou -5 10)

- Sorties de contrôle pour nos valeurs d'intérêt ont atteint une solution stable

- Le domaine a des déséquilibres de moins de 1%.

RMS Valeurs d'erreur résiduelles

Exemple de surveillance d'une valeur d'intérêt

En règle générale, nous devons nous assurer que, avant de commencer une simulation, nous définissons clairement nos valeurs d'intérêt sont, et nous assurer que nous surveillons ces pour veiller à ce qu'ils atteignent un état stable. Comme nous l'avons souligné, nous devons aussi veiller à ce que les valeurs d'erreur résiduelle RMS sont au moins 10 -4. Enfin, nous devons nous assurer que le déséquilibre global dans le domaine est inférieur à 1% pour toutes les variables.

Déséquilibres dans le domaine

MESH INDÉPENDANCE ÉTUDE

L'approche décrite ci-dessus donne une solution unique pour le maillage étant donné que nous avons utilisé. Bien que nous soyons heureux que cela a « convergé » basée sur des valeurs d'erreur RMS, points de surveillance et les déséquilibres, nous devons nous assurer que la solution est indépendante de la résolution de maillage. Ne pas vérifier c'est une cause fréquente de résultats erronés en CFD, et ce processus devrait au moins être effectué une fois pour chaque type de problème que vous traitez de telle sorte que la prochaine fois qu'un problème similaire se pose, vous pouvez appliquer la même taille de maille. De cette façon, vous aurez plus de confiance dans vos résultats.

La façon dont nous réalisons une étude de l'indépendance maillage est assez simple.

Lancez la simulation initiale sur votre maillage initial et d'assurer la convergence de l'erreur résiduelle à 10 -4. points de surveillance sont stables, et les déséquilibres inférieurs à 1%. Sinon affiner le maillage et répéter.

Une fois que vous avez rempli les critères de convergence ci-dessus pour votre première simulation, d'affiner le maillage globalement de sorte que vous avez des cellules plus fines dans le domaine. En général, nous chercherions des environ 1,5 fois la taille initiale du maillage.

Exécutez la simulation et assurez-vous que l'erreur résiduelle tombe en dessous de 10 -4. que les points de surveillance sont stables, et que les déséquilibres sont inférieurs à 1%.

À ce stade, vous devez comparer les valeurs des points de contrôle de l'étape 2 par rapport aux valeurs de l'étape 1. Si elles sont les mêmes (dans votre propre tolérance admissible), puis le maillage à l'étape 1 a été assez précis pour capturer le résultat.

Si la valeur à l'étape 2 ne relève pas de valeurs acceptables de l'étape 1 résultat, cela signifie que votre solution est en train de changer en raison de votre résolution de maillage, et par conséquent la solution n'est pas encore indépendante du maillage. Dans ce cas, vous devrez passer à l'étape 3.

Parce que votre solution est en train de changer avec le raffinement du maillage, vous n'avez pas encore atteint un maillage solution indépendante. Vous devez affiner le maillage plus, et répétez le processus jusqu'à ce que vous avez une solution qui est indépendante du maillage. Vous devriez alors toujours utiliser la plus petite maille qui vous donne ce maillage solution indépendante (pour réduire votre temps d'exécution de simulation).

La meilleure façon de vérifier un maillage solution indépendante est de tracer un graphique de la valeur du moniteur résultante vs le nombre de cellules dans votre simulation. Ceci est illustré ci-dessous où nous avons trois résultats de nos points de surveillance régulière de la température moyenne à une sortie.

On peut voir que, avec 4 millions de cellules, nous avons un résultat qui pourrait être « convergé » pour ce maillage particulier, avec 10 -4 résidus et les déséquilibres inférieurs à 1%. En augmentant la résolution de maillage à 6 millions de cellules, nous pouvons voir qu'il ya eu un saut dans la valeur d'intérêt qui ne relève pas de ma tolérance spécifiée utilisateur (dans cet exemple, je vais dire +/- 0,5 degrés).

En augmentant la taille des mailles plus loin, nous pouvons voir que les dans une valeur de 8 millions de résultats de la simulation cellulaire qui est dans ma plage acceptable. Cela signifie que nous avons atteint une valeur de solution qui est indépendante de la résolution de maillage, et pour une analyse plus poussée, nous pouvons utiliser le cas de cellules de 6 millions, car il nous donnera un résultat dans la tolérance définie par l'utilisateur.

Exemple d'étude Indépendance Mesh

Dans les prochains blogs, nous allons commencer à discuter de l'importance de la sélection des modèles de turbulence.

Je suis en train d'optimiser mon modèle (géométrie) où; par exemple, je vais changer le diamètre d'entrée plusieurs fois et je vais le faire maillage étude indepenance pour chaque diamètre d'entrée. Ma question est de savoir comment je peux réduire le nombre de simulations pour atteindre une solution indépendante maillage? En d'autres termes, puis-je effectuer une seule étude independance mesh quand j'utilise seulement un maximum mon diamètre d'entrée et pour le reste des valeurs de diamètre d'entrée je peux utiliser le même nombre d'éléments pour eux.
Sinon, est-il possible de mener une étude de indepenance de maillage plus rapidement en cas d'optimisation de la géométrie?
Je cherche à vous entendre dès que possible.
utilisateur CFX

Équipe de soutien LEAP

Merci pour votre question.

En ce qui concerne votre cas, comme avec tous les cas CFD, il peut être difficile d'obtenir la bonne première aller. Vous avez vraiment besoin d'une bonne idée du flux que vous attendez à voir. Si les changements de diamètre d'entrée ne vont pas changer la structure générale de l'écoulement, puis maillage l'indépendance peut être démontrée sur vos configurations. Si un changement est prévu, alors il est bon de modèle pour le scénario le plus défavorable.

Aussi, lorsque vous faites des études d'indépendance, rappelez-vous que le volume des cellules varie avec la troisième puissance de la longueur du bord. Donc, il n'y a pas nombre de nœuds de plus en plus le point de 10% à chaque fois que cela équivaudrait à seulement un changement de 2% de la longueur du bord. Objectif à au moins le double de la maille compter chaque fois, ce qui donne encore que le changement de 25% de la longueur du bord.

Équipe de soutien LEAP

Merci pour ces informations supplémentaires.

En général: Lors de l'utilisation du solveur état d'équilibre, nous Asuming que le flux ne change pas avec le temps. Si cette hypothèse est incorrecte, nous peut-être soit l'expérience des oscillations périodiques dans nos résidus, ou oscillations périodiques dans nos points de surveillance. Ceci est une indication claire que la physique, la géométrie et / ou des conditions aux limites de la configuration exigent un flux instable. Dans ce cas, vous devrez activer le solveur instable, ce qui permettra aux caractéristiques de instationnaires à résoudre correctement par le solveur.

En fait, il y a plusieurs critères pour évaluer le choix de timestep, qui varient selon le type de la physique qui vous intéresse. Les guides de l'utilisateur Fluent et CFX ANSYS ont beaucoup d'informations sur ce sujet et sont une lecture essentielle pour tous ceux qui effectuent une simulation chancelante. Vous devez aussi considérer comment publier vos données (processus Constante de temps) et comment stocker vos données transitoires lors de la simulation.

Enfin, un mot sur votre cas particulier: les flux impliquant la flottabilité souvent ne présentent pas un equilibirium stable et nécessitent donc un solveur instable et petit timestep pour résoudre correctement.

J'espère que cela t'aides!

Ceci est en référence à Fluent

Dans une simulation de l'état d'équilibre si une réduction de la sous facteur de relaxation (pour la pression) et une réduction du facteur d'échelle de temps (algorithme pseudo transitoire) donne la convergence avec les points de surveillance puis -

Est-il bien à relais sur une telle convergence (ou) est-il toujours un must en général
exécuter quelques itérations plus en annulant la valeur par défaut sous le facteur de relaxation
et avec un facteur d'échelle de temps = 1.

Il est un résolveur couplé en fonction de la pression dans le double precission avec:
pression -> standard, dynamique -> second ordre, la turbulence -> premier ordre, l'équation de l'énergie ne participe pas

SST modèle de turbulence avec des corrections à faible Re désactivé

Équipe de soutien LEAP

La valeur indiquée pour les facteurs sous-relaxation (solveur distincts), ou de façon correspondante le nombre global Courant / pseudo-temps l'étape (résolveur couplé) ne sera pas affecter la solution convergée final. Ceci est également le cas lorsque vous appliquez la relaxation explicite à des variables spécifiques. Il sera toutefois une incidence sur le temps nécessaire pour parvenir à une convergence. Il n'y a donc pas besoin de mettre la relaxation des facteurs de plus avant d'obtenir une solution convergée finale.

Salut, je veux savoir quel type de grille est mieux pour un écoulement turbulent instable 2D, il est structuré ou non structuré, quel type de cellule, je suis en train de faire sur les vibrations induites par vortex sur bluff body.Can u s'il vous plaît me suggérer quel type de maillage est mieux pour mon cas.

Équipe de soutien LEAP

Je suis simulant l'écoulement de canal avec un très haut débit en Fluent et j'utilise la simulation chancelante. Vous écrivez dans ce blogpost que pour un débit constant, il y a trois conditions qui doivent être remplies pour que la solution à convergé pour une simulation de l'état d'équilibre. Les mêmes conditions applicables à une simulation chancelante? Et qu'est-ce qu'on entend par les valeurs d'erreur RMS résiduels? Sont ceux les valeurs de l'équation de continuité, x, y et z de vitesse, k et epsilon? (Lors de l'exécution d'un modèle de turbulence k-epsilon).

Meilleures salutations,
Mira-Lisa

Équipe de soutien LEAP

Donc, cela signifie que je peux utiliser des points de contrôle (en combinaison avec les résidus et le rapport de flux) en montrant que ma solution chancelante a convergé?
Merci de votre aide!

Meilleures salutations,
Mira-Lisa

Nous vous remercions de votre article utile,
J'ai quelques questions qui apprécierions si vous répondez.

- Je l'ai vu une discussion sur le CFD-Online qui suggère pas de temps de l'état d'équilibre (pas de temps physique) ne doit pas être inférieur au pas de temps advection d'ignorer la capture des perturbations dans l'écoulement qui provoquent des résidus de ne pas converger, s'il est vrai comment je peux vérifier le pas de temps advection?

- Sur le manuel CFX J'ai lu que pas de temps physique peut être réglé sur le 1/3 du temps d'écoulement résiduel. et le temps résiduel peut être estimée sur la post.P en vérifiant le temps du flux line.Please me faire savoir si je ne me trompe pas.

- CFX utilise la méthode implicite. alors il ne devrait pas être si sensible à l'étape de temps de l'état d'équilibre. alors pourquoi devrions-nous faire l'étude de pas de temps?

Merci d'avance

Équipe de soutien LEAP

ANSYS CFX emploie le soi-disant transitoire faux. Une échelle de temps est utilisé pour déplacer la solution vers la réponse finale. Dans une simulation en régime permanent l'échelle de temps permet la relaxation de l'équation non-linéarités. Une simulation à l'état stable est une évolution « transitoire » du flux de la première estimation des conditions d'équilibre

Le pas de temps physique est le temps représenté à chaque itération de la solution. CFX-Solver a la capacité de calculer la taille de pas de temps physique pour des problèmes à l'équilibre. Si vous ne connaissez pas la taille de pas de temps pour régler votre problème, vous pouvez utiliser l'option Auto Timescale.
Vous pouvez vérifier le temps de séjour soit en ayant un oeil à l'heure sur les lignes de courant ou en divisant le volume par le débit volumétrique. Vous voulez connaître le pas de temps afin d'éviter d'avoir trop petite (pour qu'il prenne beaucoup de temps pour avoir votre solution à calculer), ou trop grande (qui pourrait causer des problèmes de convergence et il est pas en mesure de saisir les caractéristiques des phénomènes que vous étudiez).