Die Berechnung "Transiente Strömung" kann im Register "Allgemein" des Dialogs "Simulationsparameter" eingestellt werden. Dort können Sie auch wählen, ob die Daten gespeichert werden sollen, die benötigt werden, um die Berechnung nach dem erneuten Öffnen des Modells fortzusetzen. Dies könnte nützlich sein, erzeugt jedoch große Dateien.
Im Register "Transiente Strömung" können die Parameter der transienten Strömungssimulation definiert werden.
Anfangsbedingung
Die Anfangsbedingung für die transiente Berechnung wird in diesem Abschnitt festgelegt. Standardmäßig wird zuerst die stationäre Strömung berechnet. Die Ergebnisse werden dann als Anfangsfeld für die transiente Berechnung verwendet. Sie können auch eine Anzahl von Iterationen für diese stationäre Strömungsberechnung festlegen.
Bei der Berechnung der transienten Strömung ist es wichtig, die Anfangsbedingung korrekt einzustellen. Eine unsachgemäß eingestellte Anfangsbedingung kann entweder zu einer Instabilität der Berechnung oder zu einer unnötig langen Berechnungszeit führen, bevor sich das Strömungsfeld auf die korrekten Werte stabilisiert. RWIND 3 verwendet seinen stationären Strömungslöser mit einer geringen Anzahl von Iterationen, um die Anfangsbedingung zu berechnen. Das bedeutet, dass bei der Berechnung der transienten Strömung zunächst die stationäre Berechnung der Anfangsbedingung gestartet wird und, sobald diese abgeschlossen ist, die transiente Berechnung automatisch beginnt.
Randbedingungen
Am Tunneleinlass könnte eine zeitveränderliche Randbedingung definiert werden. Wenn diese Option aktiviert wird, werden die definierten stationären Profile für Geschwindigkeit und Turbulenzgrößen gelöscht. Ein neuer Dialog öffnet sich.
Die Werte der transienten Randbedingung werden an einer Reihe von Punkten definiert, die auf der Tunneleinlass-Berandung liegen. Diese Punkte werden im Abschnitt "Definitionspunkte der Randbedingung" festgelegt. Es ist möglich, sie manuell zu definieren oder aus einer Punktwolke zu importieren. Die Punktwolke kann mit der Funktion Neue Punktwolke grafisch… erstellt werden. Es werden nur y,z-Koordinaten berücksichtigt, sodass die x-Koordinate beliebig sein kann. Die Punkte müssen sich innerhalb des Tunnels befinden und dürfen nicht kollinear (nur in einer Linie) sein. Daher ist der Rechteck-Typ der Punktwolke am besten geeignet.
Der zeitliche Verlauf der ausgewählten Größe (z. B. Geschwindigkeitskomponenten) wird dann im Abschnitt "Werte in der Zeit in ausgewählten Punkten" definiert, wobei die angegebenen Werte für den aktuell ausgewählten Punkt oder für mehrere gleichzeitig ausgewählte Punkte gelten. Die Punkte können im ersten Abschnitt überprüft oder mit dem grafischen Werkzeug im letzten Abschnitt ausgewählt werden. Für das DDES-Turbulenzmodell können nur Geschwindigkeitskomponenten definiert werden. Für URANS können auch zeitvariable k, epsilon oder omega definiert werden.
Der dritte Abschnitt zeigt den zeitlichen Verlauf der ausgewählten Größe für die ausgewählten Punkte.
Alle Punkte und Werte können auch aus der Zwischenablage eingefügt oder die gesamte Randbedingung kann über eine XML-Datei importiert werden (dies wird später erläutert).
Die Anfangszeit der Bedingung muss gleich oder kleiner als der Beginn der transienten Berechnung sein (0 beim Start der transienten Berechnung oder gleich oder kleiner als die aktuelle Simulationszeit beim Fortsetzen der transienten Berechnung). Die Zeiten können bei Bedarf mit der Schaltfläche "Importieren, Exportieren und andere Funktionen..." auf 0 oder eine andere Zeit verschoben werden.
Sowohl die Punkte als auch die Werte der transienten Bedingung können über das Menü unter der Schaltfläche "Importieren, Exportieren und andere Optionen" aus einer XML-Datei importiert (oder in eine solche exportiert) werden.
Wenn das Zeitintervall der RB kürzer ist als das Zeitintervall der Berechnung, wird der letzte Wert bis zum Ende der Berechnung beibehalten.
Transiente Strömungsberechnung und Ergebnisse
In diesem Abschnitt können Sie die Berechnungszeit und die optimalen Zeitschritte zum Speichern der transienten Ergebnisse einstellen. Die Standardeinstellung wird empfohlen; erfahrenere Benutzer können diese Einstellung nach eigenem Ermessen ändern, aber es ist wichtig zu bedenken, dass ungeeignete Einstellungen dazu führen können, dass eine große Datenmenge auf der Festplatte gespeichert wird (zehn oder hundert GB), was die Berechnung sowie die anschließende Arbeit mit dem Programm erheblich verlangsamen kann.
Die "Simulationszeit" ist die reale Zeit der Windströmung, die wir berechnen möchten. Der Standardwert (gegeben durch die automatische Einstellung) entspricht etwa dem Zehnfachen der Zeit, die der Wind benötigt, um die gesamte Länge des Tunnels bei einer gegebenen Einlassgeschwindigkeit zu durchströmen.
Die Startzeit für das Speichern der Ergebnisse ist die Zeit, ab der transiente Ergebnisse gespeichert werden sollen. Sie ermöglicht es, die Speicherung von Daten in der Anfangsphase der Berechnung zu vermeiden, in der die numerische Lösung noch nicht zu den korrekten Werten konvergiert. Ein Zeitschritt kann definiert werden, und basierend auf den obigen Eingaben wird die Anzahl der Zeitschritte berechnet.
Eine spezielle Option für die Statikprogramme RFEM 6 oder RSTAB 9 definiert, welcher Zeitschritt als "Master-Zeitschritt" betrachtet wird. Standardmäßig ist die "Letzte Zeitschicht" als Master-Zeitschicht eingestellt, aber Sie können diesen Wert entweder in diesem Register oder über das Kontextmenü ändern, das nach der Berechnung in der "Bearbeitungsleiste" verfügbar ist.
Sofern verfügbar, werden Informationen über vorhandene Ergebnisse bereitgestellt: erreichte Simulationszeit und Anzahl der berechneten Schritte (DTL).
Optionen für transiente Berechnung
Beim Klicken auf die Schaltfläche Weitere Optionen erscheint ein neuer Dialog:
Zeitmittelung der Ergebnisse
Die momentanen Ergebnisse können direkt in OpenFOAM über ein gleitendes Mittelungsfenster gemittelt werden, das durch ein Zeitintervall definiert ist. Das Zeitintervall kann mit dem Speicherzeitschritt synchronisiert oder beliebig sein. Für sehr spezielle Zwecke, wie die Berechnung der Druckbeiwerte cp,1 und cp,10, ist eine parallele Mittelung möglich. Wenn diese Option aktiviert wird, werden die von OpenFOAM berechneten Ergebnisse unabhängig voneinander durch zwei verschiedene gleitende Fenster gemittelt. Nach der Berechnung stehen zwei Ergebnissätze (Oberflächendruck, cp und Strömungsfelddruck) zur Verfügung.
Weitere Optionen
Die Option "Momentane Ergebnisse während der Berechnung anzeigen" ermöglicht das Ein-/Ausschalten der Anzeige von Ergebnissen in Zeitschritten während der Berechnung.
Mit der Option "Alle Zeitschritte nach RFEM exportieren" können Sie die Ergebnisse aller gespeicherten Zeitschritte in RFEM speichern/übertragen. Dies wirkt sich auch auf die Ausgabe beim direkten Export von Ergebnissen aus RWIND aus (entweder nach ParaView oder alle Ergebnisse).
Das Kontrollkästchen "Numerisches Schema zweiter Ordnung verwenden" steuert, welches numerische Schema für Divergenzterme (Flüsse) verwendet wird. Es ist standardmäßig nicht aktiviert, sodass die Berechnung nach der ersten Ordnung durchgeführt wird. Wenn das Kontrollkästchen ausgewählt wurde, wird die Lösung nach der zweiten Ordnung durchgeführt.
Als Nächstes gibt es einen Parameter zur Einstellung der "Datenkompressions-Fehlertoleranz" beim Komprimieren der Daten der transienten Ergebnisse: Da die Daten der transienten Ergebnisse sehr umfangreich sein können, ermöglicht RWIND 3 die Komprimierung der Daten, was jedoch einen gewissen Fehler in einigen Zeitschichten mit sich bringen kann. Diese Toleranz gibt an, wie stark der Wert an einem bestimmten Punkt vom berechneten Wert abweichen darf.
Die Standardtoleranz ist auf 0,1 % eingestellt, was bedeutet, dass der Wert ε = 0,001 · (Vmax - Vmin) ist, wobei Vmax und Vmin die Maximal- und Minimalwerte im gesamten Gebiet sind. Wenn die Toleranz auf null gesetzt wird, wird keine Komprimierung durchgeführt und alle Werte in allen Zeitschritten entsprechen den aus der Berechnung erhaltenen Werten.
Schließlich gibt es eine Option, um den numerischen Zeitschritt zu begrenzen. RWIND verwendet den adaptiven Zeitschritt, um die kürzestmögliche Berechnungszeit unter Einhaltung der erforderlichen Stabilitätskriterien zu gewährleisten. Bei grober räumlicher Vernetzung kann dies zu groben Zeitschritten führen. Bei Bedarf begrenzt die Vorgabe des maximalen numerischen Zeitschritts die Länge der Zeitschritte. Die Berechnung kann dann jedoch länger dauern.