Расчет «Нестационарное течение» можно задать на вкладке «Основные» диалогового окна «Параметры моделирования». Там же можно выбрать, нужно ли сохранять данные, необходимые для продолжения расчета после повторного открытия модели. Это может быть полезно, но приводит к созданию файлов большого размера.
На вкладке «Нестационарное течение» можно задать параметры моделирования нестационарного течения.
Начальное условие
Начальное условие для нестационарного расчета задается в этом разделе. По умолчанию сначала рассчитывается стационарное течение. Затем результаты используются в качестве начального поля для нестационарного расчета. Для этого расчета стационарного течения можно задать количество итераций.
При расчете нестационарного течения важно правильно задать начальное условие. Неправильно заданное начальное условие может привести либо к неустойчивости расчета, либо к неоправданно большому времени расчета, прежде чем поле течения стабилизируется на правильных значениях. RWIND 3 использует решатель для стационарного течения с небольшим количеством итераций для расчета начального условия. Это означает, что при расчете нестационарного течения сначала запускается расчет стационарного течения для начального условия, и как только он завершается, автоматически запускается нестационарный расчет.
Граничные условия
На входе в аэродинамическую трубу можно задать изменяющееся во времени граничное условие. При выборе этой опции заданные стационарные профили для скорости и параметров турбулентности удаляются. Откроется новое диалоговое окно.
Значения нестационарного граничного условия задаются в наборе точек, лежащих на границе входа в аэродинамическую трубу. Эти точки определяются в разделе «Точки определения граничного условия». Их можно задать вручную или импортировать из облака точек. Облако точек можно создать с помощью функции Создать облако точек графически…. Учитываются только координаты y,z, поэтому координата x может быть произвольной. Точки должны находиться внутри трубы и не могут быть коллинеарными (только на одной линии). Поэтому тип облака точек «прямоугольник» является наиболее подходящим.
Затем временнáя история выбранной величины (например, компонентов скорости) задается в разделе «Значения во времени в выбранных точках», при этом указанные значения действительны для текущей выбранной точки или для нескольких точек, выбранных одновременно. Точки можно отметить в первом разделе или выбрать с помощью графического инструмента в последнем разделе. Для модели турбулентности DDES можно задать только компоненты скорости. Для URANS можно также задать изменяющиеся во времени k, эпсилон или омегу.
В третьем разделе показана временная история выбранной величины для выбранных точек.
Все точки и значения также можно вставить из буфера обмена, или можно импортировать все граничное условие (ГУ) через файл XML (это будет объяснено позже).
Начальное время условия должно быть равно или меньше начала нестационарного расчета (0, при запуске нестационарного расчета, или равно или меньше текущего времени моделирования, при продолжении нестационарного расчета). При необходимости время может быть сдвинуто к 0 или другому моменту с помощью кнопки «Импорт, экспорт и другие функции...».
Как точки, так и значения нестационарного условия можно импортировать (или экспортировать) из (или в) файл XML, используя меню под кнопкой «Импорт, экспорт и другие опции».
Если временной интервал ГУ короче временного интервала расчета, последнее значение сохраняется до конца расчета.
Расчет нестационарного течения и результаты
В этом разделе можно задать время расчета и оптимальные временные шаги для сохранения нестационарных результатов. Рекомендуется настройка по умолчанию; более опытные пользователи могут изменить эти настройки по своему усмотрению, но важно понимать, что неподходящие настройки могут привести к сохранению большого объема данных на диске (десятки или сотни ГБ), что может значительно замедлить как расчет, так и последующую работу с программой.
«Время моделирования» — это реальное время ветрового потока, которое мы хотим рассчитать. Значение по умолчанию (заданное автоматической настройкой) соответствует примерно 10-кратному времени, необходимому ветру для прохождения всей длины аэродинамической трубы при заданной скорости на входе.
Время начала сохранения результатов — это время, с которого должны сохраняться нестационарные результаты. Это позволяет избежать сохранения данных на начальной фазе расчета, на которой численное решение еще не сходится к правильным значениям. Можно задать временной шаг, и на основе вышеуказанных входных данных рассчитывается количество временных шагов.
Специальная опция для программ расчета конструкций RFEM 6 или RSTAB 9 определяет, какой временной шаг будет рассматриваться как «основной временной шаг». По умолчанию в качестве основного временного слоя задан «Последний временной слой», но это значение можно изменить либо на этой вкладке, либо из всплывающего меню, доступного на «Панели редактирования» после расчета.
При наличии предоставляется информация о существующих результатах: достигнутое время моделирования и количество рассчитанных шагов (DTL).
Параметры нестационарного расчета
При нажатии на кнопку «Другие опции» появляется новое диалоговое окно:
Осреднение по времени результатов
Мгновенные результаты можно усреднять непосредственно в OpenFOAM в пределах скользящего окна осреднения, определяемого временным интервалом. Временной интервал можно синхронизировать с шагом времени сохранения или задать произвольным. Для очень специальных целей, таких как расчет коэффициентов давления cp,1 и cp,10, возможно параллельное осреднение. При включении этой опции результаты, рассчитанные OpenFOAM, независимо усредняются двумя разными скользящими окнами. После расчета доступны два набора результатов (поверхностное давление, cp и давление поля течения).
Другие опции
Опция «Показывать мгновенные результаты во время расчета» позволяет включить/отключить отображение результатов на временных шагах во время расчета.
Опция «Экспортировать все временные шаги в RFEM» позволяет сохранить/передать результаты всех сохраненных временных шагов в RFEM. Это также влияет на вывод при экспорте результатов непосредственно из RWIND (в ParaView или всех результатов).
Флажок «Использовать численную схему второго порядка» управляет тем, какая численная схема используется для дивергентных членов (потоков). По умолчанию он не установлен, поэтому расчет выполняется по первому порядку. Если флажок установлен, решение выполняется по второму порядку.
Далее следует параметр для настройки «Допустимая погрешность сжатия данных» при сжатии данных нестационарных результатов: Поскольку объем данных нестационарных результатов может быть огромным, RWIND 3 позволяет сжимать данные, что может вносить определенную погрешность в некоторые временные слои. Этот допуск указывает, насколько значение в заданной точке может отличаться от значения, полученного в результате расчета.
Допуск по умолчанию установлен на 0,1%, что означает значение ε = 0,001 · (Vmax - Vmin), где Vmax и Vmin - максимальное и минимальное значения во всей области. Если допуск установлен на ноль, сжатие выполняться не будет, и все значения на всех временных шагах будут соответствовать значениям, полученным в результате расчета.
Наконец, есть опция ограничения численного временного шага. RWIND использует адаптивный временной шаг, чтобы обеспечить как можно более короткое время расчета при соблюдении необходимых критериев устойчивости. При грубом пространственном сеточном разбиении это может привести к крупным временным шагам. При необходимости задание максимального численного временного шага ограничивает длину временных шагов. Однако расчет в этом случае может занять больше времени.