1. Tipo de flujo
El método de cálculo del flujo de masa se puede seleccionar en el cuadro desplegable de "Tipo de flujo" en el panel "Métodos de solución". Para el solucionador basado en presión, puede elegir entre las siguientes opciones:
(1) Rhie-Chow: basado en la distancia . Esta opción de flujo aplica una interpolación de velocidad de orden superior ponderada por distancia con una corrección de Rhie-Chow para las diferencias de gradiente de presión. Esta es la opción predeterminada y se recomienda para la mayoría de los casos (especialmente aquellos con reflejos no físicos que fluctúan por error).
(2) Rhie-Chow: basado en el impulso. Esta opción de flujo aplica una interpolación de velocidad de orden superior ponderada por coeficiente de momento con corrección de Rhie-Chow para diferencias de gradiente de presión. Este método implica la discretización de la ecuación de continuidad. Nota: Para los modelos de flujo multifásico (excepto el modelo de vapor deshumidificado), esta opción predeterminada es Rhie Chow basada en impulso y la lista "Tipo de flujo" no está disponible.
La opción "Selección automática" junto a la lista "Tipo de flujo" se puede habilitar para que Fluent seleccione automáticamente el tipo según la configuración del problema: Rhie-Chow: distancia basada para flujos compresibles y Rhie-Chow: impulso basado para flujos incompresibles.
2. Discretización espacial
Implica la discretización espacial del término de convección en las ecuaciones gobernantes.
1. Formato discreto de degradado (Gradiente)
El gradiente se utiliza no sólo para construir valores escalares en la superficie de la malla, sino también para calcular términos de difusión de segundo orden y derivadas de velocidad. El gradiente de una variable determinada se utiliza para los términos de convección y difusión en la ecuación de momento discreta. Fluent incluye tres métodos de cálculo de gradiente:
(1) Green-Gauss Cell-Based (método Green-Gauss basado en unidades): La ventaja de este método es que es fácil de implementar, porque las operaciones involucradas se basan en superficies y no requieren conexiones de red adicionales, pero los gradientes generalmente no pueden alcanzar una precisión de segundo orden, especialmente en el caso de cuadrículas no estructuradas muy sesgadas, la precisión se degrada a medida que aumenta la asimetría.
(2) Basado en nodos Green-Gauss (método Green-Gauss basado en nodos): al resolver el problema de minimización restringida, el valor exacto de la función lineal en el nodo se reconstruye a partir del valor central de la unidad circundante en cualquier cuadrícula no estructurada. , manteniendo la precisión espacial de segundo orden. La precisión es mayor que la de los gradientes basados en celdas, especialmente para mallas no estructuradas, pero también es más costosa desde el punto de vista computacional.
(3) Basado en celdas de mínimos cuadrados (predeterminado): para mallas no estructuradas, este método es comparable al método de gradiente basado en nodos, pero es menos costoso computacionalmente.
2. Formato discreto del elemento de presión.
(1) Lineal (formato lineal)
(2) Estándar (formato estándar): cuando se producen flujos con fuerzas de gran volumen (como un fuerte flujo giratorio, convección natural con un número de Rayleigh alto), la precisión de la solución disminuirá.
(3) Segundo orden (formato de segundo orden): el método de interpolación predeterminado (el modelo de flujo multifásico Mezcla/VOF no está disponible), con mayor precisión que Lineal y Estándar.
(4) PRESTO (formato escalonado preprensado): el formato de interpolación predeterminado del modelo Mezcla/VOF, principalmente adecuado para flujo de turbulencia alto, flujo con cambio rápido de presión (medio poroso, modelo de ventilador) o posición de flexión severa.
(5) Fuerza corporal ponderada (formato ponderado de fuerza corporal): para el caso en el que la fuerza corporal es dominante en el VOF multifluido euleriano y la ortogonalidad de la cuadrícula se desvía mucho, la fuerza corporal ponderada es más robusta que PRESTO (Ps: cuando el caso Cuando Si se incluyen medios porosos, se aplica un esquema de ponderación de fuerzas corporales solo a superficies no porosas, que tiene en cuenta las discontinuidades en las fuerzas corporales explícitas (por ejemplo, gravedad, vórtices, Coriolis) y los flujos de densidad que cambian rápidamente (por ejemplo, convección natural, VOF) gradiente de presión. cambio de discontinuidad. Todas las superficies porosas internas y externas están especialmente tratadas para mantener la continuidad de la velocidad normal a través de las superficies porosas a pesar de las discontinuidades de resistencia).
3. Formato discreto del término de densidad
(1) Primer orden contra el viento : Tiene mayor estabilidad, pero puede suavizar las ondas de choque en flujos compresibles. Si desea calcular el flujo compresible con ondas de choque, debe utilizar el esquema de segundo orden en contra del viento o el esquema QUICK.
(2) Segundo orden contra el viento (predeterminado): proporciona una estabilidad razonable para la discretización de la ecuación de corrección de presión y puede producir buenos resultados para la mayoría de los tipos de flujos.
(3) RÁPIDO : cuando se utilizan mallas cuadriláteras, hexaédricas o híbridas, se recomienda encarecidamente utilizar el formato RÁPIDO para todas las variables, incluida la densidad, para manejar flujos compresibles con ondas de choque.
4. Otros formatos discretos
Ecuación de momento (Momentum), energía cinética turbulenta (Energía kenítica turbulenta), tasa de disipación turbulenta (Tasa de disipación turbulenta), energía (Energía), los formatos discretos opcionales para los elementos anteriores son los siguientes:
(1) Contra el viento de primer orden : cuando la dirección del flujo y la rejilla están alineadas (como usar una rejilla cuadrilátera o hexaédrica para simular el flujo laminar en una tubería cuadrada), el estilo contra el viento de primer orden es aceptable; cuando la dirección del viento el flujo está desalineado con la rejilla (p. ej., el flujo está inclinado a lo largo de la línea de sección transversal de la rejilla), el patrón de primer orden contra el viento aumentará el error de discretización numérica (difusión numérica). Para mallas triangulares y tetraédricas, el flujo no está alineado con la malla y, generalmente, se debe utilizar un esquema de segundo orden para obtener resultados más precisos.
(2) Segundo orden contra el viento (segundo orden contra el viento): para mallas cuadriláteras y hexaédricas, el uso del formato discreto de segundo orden también puede obtener mejores resultados de asentamiento, especialmente en condiciones de flujo complejas.
(3) RÁPIDO : Generalmente es más preciso en rejillas estructuradas alineadas con la dirección del flujo.
(4) MUSCL de tercer orden (formato MUSCL de tercer orden): adecuado para cualquier cuadrícula. En comparación con el modo de segundo orden contra el viento, el MUSCL de tercer orden tiene el potencial de mejorar la precisión espacial de todo tipo de mallas al reducir la difusión numérica, especialmente para flujos tridimensionales complejos, y es aplicable a todas las ecuaciones de transporte.
Resumen: la convergencia de primer orden es mejor, pero la precisión es ligeramente peor, especialmente para mallas triangulares o tetraédricas; la convergencia de segundo orden es más precisa, pero habrá convergencia en algunos problemas (como flujos de alto número de Mach) y estabilidad. problema, por lo que necesita comenzar los cálculos desde el formato de primer orden y luego cambiar al formato de segundo orden para continuar los cálculos después de varias iteraciones; el formato QUICK solo es adecuado para cuadrículas estructuradas; aunque MUSCL teóricamente puede mejorar la precisión, los resultados La mejora en la precisión no será enorme. Por lo general, la precisión de segundo orden es suficiente.
Fluent permite elegir entre formatos de discretización para los términos convectivos de cada ecuación gobernante (los términos viscosos usan automáticamente el segundo orden en contra del viento). De forma predeterminada, cuando se utiliza un solucionador basado en presión o un solucionador basado en densidad para resolver un problema de flujo monofásico, se usa Segundo Orden Upwind para los términos de convección de la ecuación de flujo y todas las ecuaciones escalares (excepto la turbulencia), y Primer Orden. Upwind se utiliza para las ecuaciones relacionadas con cantidades físicas de turbulencia.Solución discreta. Para problemas de flujo multifásico, la ecuación de flujo utiliza primer orden contra el viento de forma predeterminada.
5. Factor de mezcla discreto
Aunque los esquemas de orden superior pueden lograr una mayor precisión, también pueden generar dificultades de convergencia e inestabilidad computacional bajo ciertas condiciones de flujo. Por otro lado, es posible que el uso de un formato de primer orden no proporcione la precisión requerida. Una forma de mejorar la precisión manteniendo una buena estabilidad es utilizar factores de mezcla discretos. Esta característica está disponible para solucionadores basados en densidad y presión y se habilita mediante el comando TUI:
resolver → conjuntos → numéricos
Cuando aparezca el siguiente mensaje en la ventana TUI, ingrese un valor entre 0 y 1.
1st-order to higher-order blending factor [min=0.0 - max=1.0]Cuando el factor de mezcla es 0, el cálculo del gradiente utilizará el formato discreto de primer orden y establecerlo en 1 significa volver al formato discreto de orden superior. Los factores de mezcla inferiores a 1 (normalmente 0,75 o 0,5) harán que los flujos convectivos sean más difusos, lo que puede dar lugar a cálculos estables en algunas condiciones de flujo en las que los esquemas de orden superior no se pueden utilizar por completo.
Nota: Para utilizar esta función, asegúrese de que los formatos de orden superior permitidos estén seleccionados para las variables deseadas en la página de tareas "Métodos de solución".
6. Formulación transitoria
Para la mayoría de los problemas, el primer orden implícito es suficiente. Si necesita más precisión, puede utilizar Implícito de segundo orden o Implícito de segundo orden acotado. El implícito de segundo orden acotado proporcionará una mejor estabilidad ya que la discretización temporal garantizará límites globales en algunas variables, si están disponibles.
El implícito de segundo orden acotado no puede garantizar soluciones completamente acotadas para todas las variables en intervalos de tiempo más grandes, lo que puede provocar excesos o insuficiencias.
Cuando se utiliza el modelo de transporte de especies, el modelo de equilibrio poblacional y el modelo de ecuación energética, puede usar TUI para controlar la energía, el transporte de especies y/o la ecuación de equilibrio poblacional con precisión de primer orden y los demás con límite de segundo orden. precisión (consulte la Guía del usuario para conocer los comandos—> resolver/establecer/opciones de tiempo de segundo orden).
7. Relajación de los términos de orden superior (HOTR)
El propósito de la relajación de términos de orden superior es mejorar el inicio y el rendimiento de la solución general de las simulaciones de flujo cuando ocurre una discretización espacial de orden superior (superior a la de primer orden). En algunos casos, esta característica también puede evitar paradas de convergencia.
El valor predeterminado del factor de relajación es 0,25 para casos de estado estacionario y 0,75 para casos transitorios. Se aplican los mismos factores a todas las ecuaciones resueltas. En general, la relajación de términos de orden superior es adecuada para flujos transitorios. Sin embargo, se debe tener cuidado al usarlo. Para obtener una precisión de orden superior en la convergencia en cada paso de tiempo, se debe aumentar el número de iteraciones en cada paso de tiempo para garantizar que se cumplan las condiciones de convergencia originales.
Nota: Cuando se selecciona el formato QUICK para una ecuación de transporte particular, la relajación insuficiente no está disponible para esa ecuación.