网格与CFD求解精度的关系

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1、崔凯网格与CFD求解精度的关系Share.Inspire.Learn.Connect目录Fluent使用的有限体积法的介绍网格质量对CFD求解精度的影响网格类型对CFD求解精度的影响网格布局对CFD求解精度的影响FLUENT6.3在求解精度上的一些改进2FLUENT中的有限体积法(1)变量值储存在网格单元中心点网格单元的变量值相同局部和全局守恒能够求解任意多面体网格单元在空间和时间上支持二阶离散格式•非稳态项也可以采用二阶精度•扩散相可以由二阶中心差分U,V,W,k,,T,...格式离散•对流相可以由二阶迎风、QUICK、M

2、USCL和中心差分格式离散，同时一阶迎风和指数格式离散也可以使用。3FLUENT中的有限体积法(2)方程离散离散要求解c0，需要用到面上的变量值ff和面上的变量梯度()f。而求解这两个量需要利用网格单元中心值。c04FLUENT中的有限体积法(3)面上的变量值和变量梯度的求解f面上的变量值：(迎风格式)c0rc0fuprup面上的变量梯度c11cc01ffc0c1c20面上的梯度计算实际采用网格单元中心梯度的代数平均!5FLUENT中的有限体积法(4)网格梯度计算在FL

3、UENT6.2和6.1，网格梯度的计算主要有两种方法，分别是：Green-GaussCell-BasedmethodGreen-GaussNode-Basedmethod在FLUENT6.3，又增加了一种网格梯度的计算方法。LeastSquaresCell-Basedmethod（后面介绍）6Cell-Basedvs.Node-BasedGradientSchemesGreen-Gauss’TheoremCell-basedgradientNode-basedgradientc1c0node值是cell值的加权平均7FLUENT中的有限体积法

4、(6)面值计算Green-GaussCell-BasedmethodFLUENT默认相邻网格中心点的代数平均计算量较小，准确度可以接受Green-GaussNode-Basedmethod所求解的面上各节点值的代数平均节点值取作周围网格单元值的代数加权平均当非结构化网格时，比Cell-Based更准确特别适合三角形和四面体网格和尺寸变化比较大的网格不适用于FLUENT6.3的多面体网格8例:无粘亚音速流动(Ma=0.5)熵值增加是数值耗散的指标。Node-based梯度算法抑制了熵值(数值耗散)的增加。Cell-based

5、gradientNode-basedgradientContoursofnon-dimensionalentropyproduction9例:2D通道内的充分发展层流流动(Re=400)(1)H比较了Node-based和Cell-based两种梯度格式的影响粗网格(228个三角形网格)经过细化之后，精度得到提高比较了三套网格中的U方向速度误差Coarsemeshmediummeshfinemesh(228cells)(912cells)(3648cells)10例题:2D通道内的充分发展层流流动(Re=400)(2)H不同梯度格式对结果

6、的影响不同网格中的轴向速度曲线不同网格中的U方向速度误差11例:Taylor’sVortexArray(1)周期的2D层流涡列随时间的消亡（Re=1）采用不同的梯度格式且在不同粗细的网格上用周期边界条件法对[2px2p]的区域进行了模拟。对两个变量进行比较•U方向速度误差•总湍动能的变化12例:Taylor’sVortexArray(2)Node-basedgradient比Cell-basedgradient的精度更好Re=1时，总湍动能和实际值符合的很好13例:椭圆体的湍流绕流（1）采用不同种类网格计算得到的dragcoffi

7、cient•Hybridmesh为500Kcells，包含10层Prism网格14例:椭圆体的湍流绕流（2）43.5cell-based3node-basednode-based+2.5HORC+SOUCDTotal2CDP1.5CDF1node-based+HORC+MUSCL0.50HextetR1tetR2tetR3tetR415目录Fluent使用的有限体积法的介绍网格质量对CFD求解精度的影响网格类型对CFD求解精度的影响网格布局对CFD求解精度的影响FLUENT6.3在求解精度上的一些改进。16网格质量的影响网格质量对模拟

8、的影响•网格质量对解的收敛性和准确性有非常大的影响。•高Skewness的网格妨碍收敛,甚至因为产生较大源项而导致发散。•解的发散经常是