Obliczenia „Przepływu nieustalonego” można ustawić na zakładce „Ogólne” w oknie dialogowym „Parametry symulacji”. Można tam również wybrać, czy zapisać dane potrzebne do kontynuowania obliczeń po ponownym otwarciu modelu. Może to być przydatne, ale generuje duże pliki.
Na zakładce „Przepływ nieustalony” można zdefiniować parametry symulacji przepływu nieustalonego.
Warunek początkowy
Warunek początkowy dla obliczeń nieustalonych jest ustawiany w tej sekcji. Domyślnie najpierw obliczany jest przepływ ustalony. Wyniki są następnie używane jako pole początkowe dla obliczeń nieustalonych. Można również zdefiniować liczbę iteracji dla tych obliczeń przepływu ustalonego.
Podczas obliczania przepływu nieustalonego ważne jest prawidłowe ustawienie warunku początkowego. Nieprawidłowo ustawiony warunek początkowy może powodować niestabilność obliczeń lub niepotrzebnie długi czas obliczeń, zanim pole przepływu ustabilizuje się na prawidłowych wartościach. RWIND 3 wykorzystuje swój solver przepływu ustalonego z małą liczbą iteracji do obliczenia warunku początkowego. Oznacza to, że podczas obliczania przepływu nieustalonego najpierw uruchamiane są obliczenia przepływu ustalonego warunku początkowego, a po ich zakończeniu automatycznie uruchamiane są obliczenia nieustalone.
Warunki brzegowe
Na wlocie tunelu można zdefiniować zmienny w czasie warunek brzegowy. Zaznaczenie tej opcji powoduje usunięcie zdefiniowanych profili ustalonych dla prędkości i wielkości turbulencji. Otwiera się nowe okno dialogowe.
Wartości nieustalonego warunku brzegowego są definiowane w zbiorze punktów leżących na brzegu wlotu tunelu. Punkty te są definiowane w sekcji „Punkty definicyjne warunku brzegowego”. Można je zdefiniować ręcznie lub zaimportować z chmury punktów. Chmurę punktów można utworzyć za pomocą funkcji Nowa chmura punktów graficznie…. Uwzględniane są tylko współrzędne y, z, więc współrzędna x może być dowolna. Punkty muszą znajdować się wewnątrz tunelu i nie mogą być współliniowe (tylko w linii). Dlatego najbardziej odpowiedni jest prostokątny typ chmury punktów.
Historia czasowa wybranej wielkości (np. składowych prędkości) jest następnie definiowana w sekcji „Wartości w czasie w wybranych punktach”, przy czym określone wartości obowiązują dla aktualnie wybranego punktu lub dla wielu wybranych punktów jednocześnie. Punkty można zaznaczyć w pierwszej sekcji lub wybrać za pomocą narzędzia graficznego w ostatniej sekcji. Dla modelu turbulencji DDES można definiować tylko składowe prędkości. Dla URANS można również definiować zmienne w czasie k, epsilon lub omega.
Trzecia sekcja pokazuje historię czasową wybranej wielkości dla wybranych punktów.
Wszystkie punkty i wartości można również wkleić ze schowka lub cały warunek brzegowy można zaimportować za pomocą pliku XML (zostanie to wyjaśnione później).
Czas początkowy warunku musi być równy lub mniejszy niż początek obliczeń nieustalonych (0, przy rozpoczynaniu obliczeń nieustalonych, lub równy lub mniejszy niż bieżący czas symulacji, przy kontynuowaniu obliczeń nieustalonych). W razie potrzeby czasy można przesunąć do 0 lub innego czasu za pomocą przycisku „Importuj, eksportuj i inne funkcje...”.
Zarówno punkty, jak i wartości warunku nieustalonego można importować (lub eksportować) z (lub do) pliku XML, korzystając z menu pod przyciskiem „Importuj, eksportuj i inne opcje”.
Gdy przedział czasu warunku brzegowego jest krótszy niż przedział czasu obliczeń, ostatnia wartość jest utrzymywana do końca obliczeń.
Obliczenia i wyniki przepływu nieustalonego
W tej sekcji można ustawić czas obliczeń i optymalne kroki czasowe do zapisywania wyników nieustalonych. Zalecane jest ustawienie domyślne; bardziej doświadczeni użytkownicy mogą zmienić to ustawienie według własnego uznania, ale ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że nieodpowiednie ustawienia mogą spowodować przechowywanie na dysku dużej ilości danych (dziesiątki lub setki GB), co może znacznie spowolnić obliczenia, a także późniejszą pracę z programem.
„Czas symulacji” to rzeczywisty czas przepływu wiatru, który chcemy obliczyć. Wartość domyślna (podana przez ustawienie automatyczne) odpowiada w przybliżeniu 10-krotności czasu potrzebnego na przebycie przez wiatr całej długości tunelu przy danej prędkości na wlocie.
Czas początkowy zapisywania wyników to czas, od którego mają być zapisywane wyniki nieustalone. Pozwala to uniknąć przechowywania danych w początkowej fazie obliczeń, w której rozwiązanie numeryczne nie jest jeszcze zbieżne do prawidłowych wartości. Można zdefiniować krok czasowy, a na podstawie powyższych danych wejściowych obliczana jest liczba kroków czasowych.
Specjalna opcja dla programu do analizy konstrukcji RFEM 6 lub RSTAB 9 definiuje, który krok czasowy będzie uznawany za „główny krok czasowy”. Domyślnie jako główna warstwa czasowa ustawiona jest „Ostatnia warstwa czasowa”, ale wartość tę można zmienić na tej zakładce lub z menu podręcznego dostępnego na „Pasku edycji” po zakończeniu obliczeń.
Jeśli są dostępne, podawane są informacje o istniejących wynikach: osiągnięty czas symulacji i liczba obliczonych kroków (DTL).
Opcje obliczeń nieustalonych
Po kliknięciu przycisku Inne opcje pojawia się nowe okno dialogowe:
Uśrednianie wyników w czasie
Bieżące wyniki mogą być uśredniane bezpośrednio w OpenFOAM w ruchomym oknie uśredniania zdefiniowanym przez przedział czasu. Przedział czasu może być zsynchronizowany z krokiem czasowym zapisu lub dowolny. Do bardzo specjalnych celów, takich jak obliczanie współczynników ciśnienia cp,1 i cp,10, możliwe jest równoległe uśrednianie. Po włączeniu tej opcji wyniki obliczone przez OpenFOAM są niezależnie uśredniane przez dwa różne ruchome okna. Po obliczeniach dostępne są dwa zestawy wyników (ciśnienie powierzchniowe, cp i ciśnienie pola przepływu).
Inne opcje
Opcja "Pokaż bieżące wyniki podczas obliczeń" umożliwia włączanie/wyłączanie wyświetlania wyników w krokach czasowych podczas obliczeń.
Opcja "Eksportuj wszystkie kroki czasowe do RFEM" umożliwia zapisywanie/przesyłanie wyników wszystkich zapisanych kroków czasowych do programu RFEM. Ma to również wpływ na wyniki podczas eksportowania wyników bezpośrednio z RWIND (do ParaView lub wszystkich wyników).
Pole wyboru "Użyj schematu numerycznego drugiego rzędu" steruje tym, który schemat numeryczny jest używany dla członów dywergencji (strumieni). Domyślnie nie jest aktywowane, więc obliczenia są przeprowadzane zgodnie z pierwszym rzędem. Jeśli pole wyboru zostało zaznaczone, rozwiązanie jest wykonywane zgodnie z drugim rzędem.
Następnie znajduje się parametr do ustawienia „Tolerancji błędu kompresji danych” podczas kompresji danych wyników nieustalonych: Ponieważ dane wyników nieustalonych mogą być ogromne, RWIND 3 umożliwia kompresję danych, co może jednak wprowadzać pewien błąd do niektórych warstw czasowych. Tolerancja ta wskazuje, jak bardzo wartość w danym punkcie może różnić się od wartości uzyskanej z obliczeń.
Domyślna tolerancja jest ustawiona na 0,1%, co oznacza wartość ε = 0,001 · (Vmax - Vmin), gdzie Vmax i Vmin to maksymalna i minimalna wartość w całej dziedzinie. Jeśli tolerancja zostanie ustawiona na zero, kompresja nie będzie wykonywana, a wszystkie wartości we wszystkich krokach czasowych odpowiadają wartościom uzyskanym z obliczeń.
Na koniec istnieje opcja ograniczenia numerycznego kroku czasowego. RWIND wykorzystuje adaptacyjny krok czasowy, aby utrzymać jak najkrótszy czas obliczeń przy jednoczesnym spełnieniu wymaganych kryteriów stabilności. W przypadku rzadkiej siatki przestrzennej może to skutkować dużymi krokami czasowymi. W razie potrzeby, określenie maksymalnego numerycznego kroku czasowego ogranicza długość kroków czasowych. Jednak obliczenia mogą wtedy trwać dłużej.