越多的网格得到越接近实验的解?



  • 旧帖:http://cfd-china.com/topic/309/用满足网格无关性的网格数计算得到的结果是否最符合实验结果

    旧帖里面的结论直接粘贴了别人的结果,现在重新构思和模拟,都用自己的结果代替

    模型

    0_1463414590564_1462942852339-1461046656045-建模.png

    结果

    0_1463414508961_模拟结果.png

    分析

    随着网格数的增加,监测点的压力发生变化,而网格达到88万后的前后压力变化很小,压差和流出系数变化也不大,

    疑问一
    流出系数的实验值为0.72,而45万网格最接近实验值,但是由分析可以得出,88万网格难道不可作为网格无关的网格数吗?模拟难道用45万网格吗?

    45万网格模拟的压力云图和速度云图—明显有问题

    0_1463414993025_45W-压力云图.png

    0_1463415005012_45W-速度云图.png

    68万网格模拟的压力云图和速度云图

    0_1463415015722_68W-压力云图.png

    0_1463415021295_68W-速度云图.png



  • @simthere

    疑问二
    0_1463415082436_模拟结果.png

    网格越多,模拟的结果并不越接近实验结果,这是怎回事呢?



  • @simthere
    疑问三
    0_1463415264282_模拟结果.png

    除了68万网格这个算例,残差一直下降
    0_1463415323557_beta77_68W_smooth-1-12621_residuals.png

    45万网格,88万网格,112万网格,140万网格,都有不同程度的震荡

    45万网格残差图

    0_1463415402146_beta77_45W_smooth-1-09276_residuals.jpg

    88万网格残差图

    0_1463415412706_beta77_88W_smooth-1-06677_residuals.png

    这样是否是正常的?残差震荡正常吗?残差一直下降正常吗?
    (注:所有的网格模拟中监测的物理量都会成为一个定值)



  • @simthere
    疑问四
    延长了出口和进口,计算的结果有很大差异
    0_1463415717067_模拟结果1.png

    是否说明没有延长进口和出口的结果不可行了?



  • @simthere

    延长了出口和进口,计算的结果有很大差异.是否说明没有延长进口和出口的结果不可行了?

    我更倾向于延长出口和进口。因为这很好解释。

    残差震荡正常吗?残差一直下降正常吗?

    很正常,尤其是一个固有的瞬态现象用稳态模拟的时候。看这个第二问:链接文本

    alt text

    从这个图片来看,网格无关性已经做好了。即88万之后,压差达到稳定且不随网格变化而变化。

    另一方面,从88万网格的流出系数来看,值为0.800. 实验值为0.72. 误差在10%。已经可以接受。
    其他网格的数据,误差均为20%之内,也都可以接受。
    可以换一种思路:

    本文基于45/68/88/112/140万网格进行了无关性分析,结果如下。在网格88万之后,压差达到稳定且不随网格变化而变化。流出系数和实验值误差在10%之内,提高网格数量并不能减少这个误差。因此在下面的模拟中采用了88万的网格。



  • @cfd-china
    不延长进口和出口

    0_1463446230299_模拟结果.png

    随着网格数的增加,前后压差变化很小,而且前压和后压也趋于稳定

    延长进口和出口
    0_1463446405422_模拟结果1.png
    前压和后压的大小分别为5763.379和-6188.95,这种压力组合在没有延长进口和出口的结果中没有出现过。

    疑问
    进口速度一定,压力出口压力设置一定,那么监测点的压力值是不是应该保持定值?模型仅仅只是延长进出口,监测点的压力也应该保持定值吧?


    不延长进出口的计算结果,网格无关性得到了验证,其实我担心有人质疑,因为网络上看到的大多数评论倾向于两点:

    1. 网格数目越多应该越接近真实解
    2. 网格无关性的验证应该和实验对比,不断加密网格,模拟的结果和实验结果相差不大时,此时的网格才是无关的。

    我现在的模拟结果是最少网格(45万)的模拟结果最接近实验结果,达到网格无关的网格数模拟出来的结果偏离了实验结果。针对这一点进行质疑的时候,我还有点回答不上来:confused:



  • @simthere

    是否有其他的参数可以对比?除了流出系数。什么是流出系数?你试过瞬态算例没有?

    :sunglasses:



  • @cfd-china

    1. 没有其他的参数可以比较了,文章中的数据也就给出了流出系数。
    2. 流出系数的定义
      流出系数$C_d = \frac{v \times \sqrt{1-\beta^4}}{\beta^2} \times \sqrt{\frac{\rho}{2\Delta P}} $
      几何模型确定之后$\beta$已经是定值
      模拟中介质确定之后,$\rho$也是定值
      速度入口边界给定了速度值,$v$也是定值
      所以唯一的变量就是$\Delta P$
    3. 还没有尝试瞬态算例


  • 具体问题我不了解,就你这几个问题大体说下我的观点:

    1. 网格无关性验证指的是你的计算结果不随着有显著变化的网格发生变化,而不是和实验的接近程度。所以应该用后面几种网格,因为后面的计算结果趋于稳定,这也说明45万网格的分布不好或者分辨率不够,不应该选用45万的。
    2. 网格只是保证计算结果的一方面,话说误差三个来源。第一个叫validation:数学模型本身就不够准确,比如湍流模型适应性和有效性都有限制,这个误差平时都不探讨的。第二个叫verification,里边包含两种:第一种是选用的离散方法,第二种是网格分辨率不够、不正交、有歪斜等等带来的误差,这两个是相互交织的,不过都是真实存在的,不能混为一谈。还有一种是round-off error:也不谈论,认为收敛到一层量级以下,这个不那么重要。
      选用的模型不准确或者模型本身就不行或者离散格式不适合,即使网格好,照样算不好。
    3. 残差震荡很正常哈,残差一直下降也正常,有可能残差降到机器量级才不会变。
    4. 不了解。


  • @hangsz 十分感谢,:happy:



  • @simthere

    你这个是发文章还是老师的课题?我记得你最后用的是全六面体网格?会用OpenFOAM不?Win下的Fluent算的?

    我觉得你的结果,不管多少万网格,已经很好了。不过,如果只对比这一个值?还有什么其他数据支撑文章么?



  • @cfd-china 这是我的毕业课题:tongue_out:
    我采用了全六面体网格,起初本来打算学习OpenFOAM,但是编程基础不是很好,所以最后利用Fluent来计算。

    我现在做的模拟是根据一篇外文文献,里面有详细的几何模型数据,还有一些实验数据,文章实验数据中有8个值左右,但是实验值均在0.72浮动,没有多大变化,所以我先比较了其中一种情况。

    因为是毕业课题,所以担心被答辩老师质疑。比如网格不多时模拟的结果好,为什么要用网格多的来模拟。我就懵了:confused: 。(我的工科生,流体力学知识仅仅学过工程流体力学)


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