04、FLOW-3D-V11网格划分

网格划分4/18/20201overlaplengthadiabaticboundaryFAVOR检查l用于帮助判断几何是否被解析出来l不同颜色表示不同的问题类型lSlice可以用于查看内部的特征FAVOR检查网格类型l笛卡尔坐标系l常规网格l相符网格（Conforming…)Conformingtoopenvolumel对于凝固分析和冷却管分析非常有效的l1个相符网格（conformtoopen）l1个常规网格l两者混合使用total,fluidandsolidsub-domaincellcounts:22,975,551468,8931,878,694simulationtimecomparison:-singlefinemesh:24hours-twomeshblocks:6hourswithnolossofaccuracy!ConformingtoblockedvolumeoverlaplengthLinkedMeshBlocks•减少计算域范围•每个网格块都有其网格单元尺寸•建议不要超过五个可能出现大的插值误差最佳NestedMeshBlocks较大块的长度应该是较小块的偶数倍，避免拉长单元当网格块边界未对齐时，应该添加网格面使得边界对齐211•减少网格数量•增加局部解析度对于网格划分，最佳参数推荐值•针对一个网格区块•尽量保持单元间距是均等的•对于一个单元而言，最大尺寸比：•最佳结果：1:1:1长宽比(x:y:z)•任一两方向的单元间距比值不要超过3:1或1:3•对于相邻单元而言，最大尺寸比：•最佳结果：1:1(x:x,y:y,orz:z)•任一一个方向上的相邻单元比值不要超过1:1.25或1.25:1•在重点区域内利用网格面强制增加单元•是明智的选择-但过度增加网格面可能会导致数值收敛问题•针对复合网格区块内(嵌套式或连接式)•对于复合网格而言，网格大小比值最好为整数倍数•非整数倍数情况，将会导致不断增加的内插值错误•最佳结果:1:1至2:1•不要超过2:1131.251211嵌套式网格区块嵌套网格区块必须完全被放置在其它区块的内部利用网格面，强制将不同网格块的边界面对齐内嵌网格块所有的边应该与外部网格块对齐，若不对齐，可以利用网格面强制对齐网格面应该在内嵌和外部网格内或边界面处不要把内嵌网格边界放置在流场复杂处连接式网格区块连接式网格块间必须共享一个边界面，允许有重叠或交叉的情况利用网格面，强制将不同网格块的边界面对齐不要把连接式网格边界放置在流场复杂处对于网格划分，最佳参数推荐值（续）小结l尽量维持网格块间的比值为2:1.l在流场复杂区域，尽量保证XYZ单元尺寸比值为1:1:1l相符网格所用的激活网格数量可以在预处理时查看l相符网格内不能与GMO和多孔介质物体使用l尽可能采用linked取代nestedl不要过多网格块，建议不要超过五个l网格边界处尽量放置在远离复杂流场和复制几何的区域提供的数值选项常出现的问题错误信息诊断数值选项xPPtUUnininini1111压力求解器-数值选项-收敛控制VOF自由-数值选项液面求解器-体积守恒-体积误差隐式选项-显式/隐式近似-时间步长稳定性控制-隐式求解器诊断-压力迭代失败-对流通量失败-诊断输出概要每个选项都有默认值;尽可能使用默认值.数值设定用户界面不可压缩流体方程中压力必须利用隐式法求解，以维持数值解的稳定性.因此，每一时刻内的压力都必须迭代求解.FLOW-3D提供三种迭代方式.每个方法都有其优缺点.一个理想的迭代法应该有几个特点:1.大部分的时间都可以收敛2.快速收敛3.收敛失败后，下一时刻还有机会恢复收敛压力迭代tcycleiterdtstbl/codedeltvlepsicpuclock-----------------------------------------3.85E-0322224.99E-04/cz2.79E-043.29E+013.4E-015.3E+0117:24:167.99E-0333234.57E-04/cz4.57E-046.81E+012.1E-017.1E+0117:24:341.21E-0242204.54E-04/cz4.54E-041.03E+022.1E-018.6E+0117:24:491.62E-0251234.53E-04/cz4.53E-041.38E+022.1E-011.0E+0217:25:04solvermessageoutputiterationsatagiventimestep(orcycle)truesolutionnumericalsolutionpredictorstepcorrectorstepDttimeIncrementalSolutionSteps时间步长收敛区域:初始猜测的数值必须在这个范围内，在校正步骤才能有效修正数值解在每一时刻都只是近似解，越小的时间步长和越严格的收敛条件可以让数值解更准确nn+1压力迭代失败恢复如果迭代失败,不过结果在落在收敛区内，可能再经过几个时间步长，结果会恢复到合理范围。如果迭代失败且结果在落在收敛区外，模拟可能无法恢复且会导致一些不合物理现象的结果。recoverynorecovery有时可能因为时间步长太大或流场变化太剧烈，压力迭代无法收敛到所设定的收敛条件。这时候如何在接下来的时刻能够得到一组收敛答案，是数值计算中很重要的一环。SOR压力迭代法的收敛区范围，相较其它几种迭代法最大。无法收敛可以利用仿真过程中用户界面中的收敛速度(iterationcount)和收敛残值(epsiandresidual)辅助判断收敛的状况.convergencefailure收敛失败诊断常见的收敛失败是指在经过默认值或给定的迭代次数后仍然无法收敛到要求的误差内。此时求解器会采取以下动作:1.resid2.0*epsi没有任何额外动作，继续往下一时刻计算2.resid2.0*epsia)继续计算不过时间步长减为一半:b)如果收敛再失败，重复动作(a);c)如果连续失败三次,继续进行模拟不过累计失败次数.pressureiterationdidnotconvergeinitmax=1000iterationsatt=2.1063E-01cycle=1302block=1epsi=5.6360E-01resid=5.6433E-01delt=6.03465E-06nocon=11timetime-stepconvergenceiterationtimestepfailurenumbercriterionresidualsizecountersolvermessagefilepressureiterationdidnotconvergeinitmax=1000iterationsatt=4.1523E-01cycle=2308block=1epsi=3.7088E-01resid=1.8004E+00delt=9.14405E-06restartingcyclewithsmallertimestep收敛不佳的信号收敛不良会导致明显的非零发散速度场，此时会产生一些金属流体的不合理压缩现象.持续的收敛不良可能会导致数值解的不稳定.几个压力收敛问题的信号:•压力迭代残值明显大于收敛条件epsi,例如大于100倍甚至以上.•持续的收敛失败;•较大的体积误差,例如5%;•平均动能随时间变化突然有尖峰产生;•不合理的压力与速度值.除了压力求解器本身的问题，不合理的边界条件或不佳的网格解析度都可能会造成无法收敛.压力迭代收敛选项FLOW-3D会自动计算收敛的标准.不过如果当你偶而需要较高的收敛标准，可以降低Multiplierforconvergencecriterion这个参数，例如从1.0降到0.1，不过基本上这个数值不应该超过1.0.Maximumnumberofiterationfailures这个参数可以由默认的25调整增加，以避免迭代失败次数太多，模拟被终止.当GMRES求解器无法收敛，subspacesize可以由默认的10增加到15以帮助收敛，不过较大的subspacesize并不一定总是有益的.增加Maximumnumberofiterations并不一定是有效的.其它选项建议使用默认值设定.Volume-of-FluidOptions自由液面选项0FwzFvyFuxtFF=1.0-fluidF=0.0-voidUVOF方法主要是利用计算的速度场去求解volume-of-fluid对流方程.理想的方法应该具备几个优点:准确的自由液面追踪体积守恒准备的计算流体动力的影响，例如自由液面上的压力、速度、温度边界条件.FLOW-3D所提供的几种VOF方法FLOW-3D提供几种VOF方法供选择.每种方法都有其优缺点.Onefluid,freesurface(默认选项):•合理的自由液面追踪•良好的流体体积守恒•稳定、适用于大部分流场SplitandUnsplitLagrangianmethods:•优异的自由液面追踪•流体体积可能不守恒•还在持续发展绝大部分的铸造相关仿真，默认的选项(One-fluid,freesurface)是较佳的选项.0.30.00.00.950.40.01.00.90.05ConvectiveVolumeError对流体积误差根据volume-of-fluid的基本定义,F,的值应该落在[0.0,1.0]之间.不过求解VOF方程所得到的F值却可能超过这个范围，主因为:•速度散度非零•VOF方法的计算误差当F1.0,代表网格单元过渡充填;此时过多的流体将会被移除，且记录为正的体积误差.当F0.0,代表网格单元过渡流空;此时不合理的流体缺口将被回补，且记录为负的体积误差.此上两种状况可能同时发生在不同网格单元中.overfillingoveremptyingF1.0F0.0对流体积误差流体体积和体积误差对时间与空间累积，然后以体积大小与体积误差百分比的形式，保存在仿真操作界面与flsgrf结果档中.正的体积误差代表流体体积被移除;负的则代表外加流体体积至网格单元中.一般而言,整个模拟的体积误差应该控制在:1%不过充填阶段出现暂时较大的体积误差是可以被接受的,例如在浇注的的初期由于金属体积的比例很少且可能浇道出现喷溅的现象，都可能导致较大误差.产生较大的体积误差通常是因为:•不佳的网格解析度•不良的压力收敛对流体积误差多网格块差分所造成的体积误差两个相邻网格块边界上的数据，靠着边界上格点之间的差分传递到另一区块.这个处理步骤可能会对计算引入额外的误差.例如流体从一个网格区块流到另一边，但两边的格点没有完全重合，不同区块间的差分数据传输就会造成体积的误差.Three-blockgravityfilling多网格块差分所造成的体积误差多网格块误差随着网格边界与时间累积，然后以体积误差百分比的形式，储存在仿真操作界面与flsgrf结果档中.正的体积误差代表流体体积被移除;负的则代表外加流体体积至单元中.多网格块的体积误差较大通常是因为:•两个网格块边界处网格大小差异较大(通常建议2.0)•边界上较的流体或几何变化.•不良的压力收敛***summaryofopenareasatinter-blockboundaries***betweenblocks%differenceopenareas121.17717E-021.99978E+002.00002E+00231.76009E-024.00019E+003.99948E+00openareamismatchatinter-blockboundariesofallblocksas%oftotalopenareaatthesemeshboundaries=1.56579E-02***endofinter-blockopenareasummary***多网格块交界面造成的开口面积不一致Pre-processorsummary,prp