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2024-08-08

瞬态流动

信息

此功能仅在RWIND 3的专业版中可用。

可以在"模拟参数"对话框的"常规"选项卡上设置"瞬态流"计算。您还可以在那里选择是否保存在重新打开模型后继续计算所需的数据。这可能很有用,但会产生大文件。

在"瞬态流"选项卡上,可以定义瞬态流模拟的参数。

初始条件

瞬态计算的初始条件在本节中设置。默认情况下,首先计算稳态流。然后将结果用作瞬态计算的初始场。您还可以为此稳态流计算定义迭代次数。

在计算瞬态流时,正确设置初始条件非常重要。不适当设置的初始条件可能导致计算不稳定,或者在流场稳定到正确值之前需要不必要的长时间计算。RWIND 3使用其低迭代次数的稳态求解器来计算初始条件。这意味着在计算瞬态流时,首先开始初始条件的稳态流计算,一旦完成,瞬态计算将自动开始。

边界条件

可以在风洞入口处定义时变边界条件。勾选此选项,已定义的稳态速度剖面和湍流量剖面将被删除。一个新的对话框将打开。

瞬态边界条件的值在位于风洞入口边界上的一组点上定义。这些点在"边界条件的定义点"部分中定义。可以手动定义它们或从点云导入。点云可以使用以图形方式新建点云…功能创建。仅考虑y、z坐标,因此x坐标可以是任意的。点必须位于风洞内部,并且不能共线(仅位于一条线上)。因此,矩形类型的点云最为合适。

选定量(例如速度分量)的时间历程然后在"选定点的时间值"部分中定义,指定的值对当前选定的点或多个同时选定的点有效。可以在第一部分中检查点,或通过最后一部分中的图形工具选择点。对于DDES湍流模型,只能定义速度分量。对于URANS,也可以定义时变的k、epsilon或omega。

第三部分显示选定点的选定量的时间历程。

所有点和值也可以从剪贴板粘贴,或者整个BC可以通过XML文件导入(这将稍后解释)。

条件的初始时间必须等于或小于瞬态计算的开始时间(开始瞬态计算时为0,或继续瞬态计算时等于或小于当前模拟时间)。当需要时,可以通过"导入、导出和其他功能..."按钮将时间偏移到0或其他时间。

可以使用"导入、导出和其他选项"按钮下的菜单,将瞬态条件的点和值从XML文件导入(或导出到XML文件)。

当BC的时间间隔短于计算的时间间隔时,将保持最后一个值直到计算结束。

提示

为了保持风洞入口边界条件的精细分辨率,应在入口和模型之间细化体积网格。在模拟参数的常规选项卡中勾选"细化迎风区域"功能,可自动细化此风的接近区域。

瞬态流计算与结果

在此部分中,您可以设置计算时间和用于保存瞬态结果的最佳时间步长。推荐使用默认设置;更有经验的用户可以自行决定更改此设置,但重要的是要意识到,不适当的设置可能会导致大量数据存储在磁盘上(数十或数百GB),这可能显著减慢计算速度以及后续的程序操作。

"模拟时间"是我们想要计算的风流的真实时间。默认值(由自动设置给出)大约对应于在给定入口速度下风流经整个风洞长度所需时间的10倍。

保存结果的开始时间是指从该时间起保存瞬态结果。它允许您避免在计算的初始阶段存储数据,在该阶段数值解尚未收敛到正确的值。可以定义一个时间步长,并根据上述输入计算时间步数。

用于结构分析的RFEM 6或RSTAB 9程序的一个特殊选项定义了哪个时间步将被视为"主时间步"。默认情况下,"最后一个时间层"设置为最后一个时间层,但您可以在此选项卡上或从计算后"编辑栏"上可用的弹出菜单中更改此值。

当可用时,会提供关于现有结果的信息:已完成的模拟时间和已计算的步数(DTL)。

瞬态计算选项

点击其他选项按钮时,会出现一个新的对话框:

结果的时间平均

瞬时结果可以直接在OpenFOAM中通过由时间间隔定义的移动平均窗口进行平均。时间间隔可以与保存时间步同步,也可以是任意的。 对于非常特殊的目的,例如计算cp,1和cp,10风压系数,可以进行并行平均。启用此选项,由OpenFOAM计算的结果将由两个不同的移动窗口独立进行平均。计算后,将提供两组结果(表面压力、cp和流场压力)。

其他选项

"计算期间显示瞬时结果"选项允许启用/禁用在计算过程中按时间步显示结果。

"将所有时间步导出到RFEM"选项允许您将所有已保存时间步的结果保存/传输到RFEM。当直接从RWIND导出结果时(导出到ParaView或所有结果),这也会影响输出。

"使用二阶数值格式"复选框控制使用哪种数值格式来处理散度项(通量)。默认情况下未激活,因此根据一阶格式进行计算。如果勾选了复选框,则根据二阶格式执行求解。


接下来,有一个用于在压缩瞬态结果数据时设置"数据压缩误差容差"的参数:由于瞬态结果的数据可能非常大,RWIND 3允许压缩数据,但这仍然可能给某些时间层带来一定的误差。此容差表示给定点的值可以与计算得出的值有多大差异。

默认容差设置为0.1%,这意味着值ε = 0.001 · (Vmax - Vmin),其中Vmax和Vmin是整个域中的最大值和最小值。如果容差设置为零,则不会进行压缩,所有时间步中的所有值都与计算得出的值相对应。

最后,有一个选项用于限制数值时间步。RWIND使用自适应时间步,以便在满足所需稳定性标准的同时保持尽可能短的计算时间。对于粗糙的空间网格划分,这可能导致粗糙的时间步。如果需要,规定最大数值时间步可以限制时间步的长度。但是,计算可能需要更长的时间。

信息

区分数值时间步和保存时间步。数值时间步是OpenFOAM求解器的内部参数,它由自适应控制,并可在瞬态求解器的OpenFOAM日志文件中查看。保存时间步由用户在RWIND中定义,通常比数值时间步长。如果不是这样,则需要定义一个更短的最大数值时间步以获得所有所需的结果。

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