Установка начальных значений параметров

При решении задач газовой динамики численными методами перед запуском решения необходимо установить значения пара­метров в расчет­ной области в начальный момент решения. Пра­вильный выбор этих пара­метров может существенно улучшить устойчивость и сходимость, что су­щественно ускорит получение решения. Меню установки начальных усло­вий (рис. 5.6) вызыва­ется командой:

ГМ: Solve ® Initialize ® Initialize.

Установку началь­ных значений парамет­ров потока можно вести двумя способами:

- ввести ожи­дае­мые зна­чения па­ра­метров по­тока в рас­чет­ной об­ласти в соответ­ствующих полях меню вручную. Од­нако зачастую эти значения не известны;

- рассчитать зна­чения началь­ных парамет­ров средствами про­граммы по параметрам на одной из гра­ниц расчетной области. Чаще всего расчет ведется по па­раметрам на входе или выходе. Выбор гра­ницы осуществ­ляется в поле Compute From. Однако этот способ не гаран­тирует получения корректных начальных полей, поэтому к ним нужно от­носится критически и вручную скоррек­тиро­вать значения парамет­ров.

Для применения начальных условий к расчетной области обяза­тельно следует нажать кнопку Init.

Запуск решения

Запуск решения осуществляется с помощью команды ГМ: Solve ® It­erate, видменю которой для стационарных задач пока­зано на рис. 5.7.

В этом меню в поле Number of Iteration нужно ввести число итераций. В программе Fluent потребное число итераций со­ставляет, как правило, не­сколько сотен. В поле Report In­terval вводится число итера­ций, через которое выводятся значе­ния невязок. Если в поле Report Interval введено 1, то это значит, что невязки будут ото­бражаться каждую итерацию.

В поле UDF Profile Update Interval вводится число итераций, через ко­торое корректируется пользовательская функция UDF. В случае если она не применяется, то в указанном окне нужно вве­сти цифру 0.

Запускается решение нажатием кнопки Iterate.

После запуска решения в графи­ческом окне появится зави­симость невязок от номера итерации для ка­ждого уравнения (рис.5.8), а также окно, показывающее изменение сиг­нального параметра по итерациям (если это было описано в меню Sur­face Monitors). Обратите внимание, что для каждого уравнения значе­ния невязок различны.

Рис. 5.8. Изменение невязок по итерациям

Если условие сходимости будет достигнуто, то процесс счета остано­вится сам. В этом случае в окне сообщений появится уве­домление solution is converged. Если заданного числа итераций бу­дет недостаточно для по­лучения решения, то процесс решения можно продолжить.

Решение может быть остановлено в любой момент нажатием на кнопку Cancel и вновь запущено с места остановки, нажатием кнопки Iter­ate в меню запуска решения. В ходе паузы могут быть просмотрены пред­вари­тельные результаты решения, внесены из­менения в ГУ или настройки решателя.

Запуска расчета после вне­сения изменений в расчетной мо­дели сопро­вождается, как правило, скачком невязок (рис. 5.8).

При решении задач в не­стационарной постановке меню Solve ® Iter­ate, имеет вид, изо­браженный на рис 5.9.

В этом меню, в поле Time step size вводится величина шага по вре­мени. Шаг зависит от конкретной задачи, но, как правило, составляет дос­таточно малую величину, исчисляемую десятыми или сотыми долями се­кунды. Величина шага по вре­мени может быть постоянной или перемен­ной. Выбор типа шага осуществля­ется в поле Time Stepping Method.

В поле Number Time Steps вво­дится число шагов по времени. Эта величина оп­ределяется длительно­стью интересующего про­цесса и ве­личиной шага по вре­мени.

В поле Iteration настраи­ваются параметры решения в течение од­ного шага по времени. Работа с этим по­лем не отличается от на­стройки процесса решения стацио­нарной задачи. Един­ствен­ная осо­бенность - число итераций внутри вре­менного шага су­щественно меньше, чем в стационар­ной задаче и исчисляется десятками (как пра­вило, находится в интервале 20…...50).

5.5. Проверка баланса расхо­дов

После остановки расчетов рекомендуется проверить баланс расходов – разности массовых расходов на входе и выходе из рас­четной области. Оче­видно, что, согласно уравнению неразрыв­ности, втекающая масса рабо­чего тела должна быть равна выте­кающей. Разность расходов должна быть не больше 0,1% от рас­хода на входной границе. Если это условие выпол­ня­ется, то рас­чет выполнен успешно. Для проверки баланса расхо­дов не­обхо­димо вызвать команду ГМ: Report ® Fluxes.

В появившемся меню (рис. 5.10) в окне Boundaries необхо­димо вы­брать все входные и выходные границы (на рис. 5.10 pressure_inlet.1 и pressure_outlet.2) и нажать кнопку Compute.

В результате в поле Results будут показаны значения расходов через выбранные границы, а в поле kg/s будет приведена раз­ность расходов. Об­ратите внимание, что значение расхода имеет знак. Если рабочее тело вте­кает, то расход положительный, а если вы­текает – отрицательный.

Рис. 5.10. Меню проверки массового баланса