Volupe logo

Blog berichten Volupe

Netcontrole en onzekerheidsanalyse

Wanneer wij simulations van fysische verschijnselen oplossen, discretiseren wij de reële wereldgeometrie, de inhoud ervan en de omringende omgeving met een mesh. De juiste mesh is van vitaal belang en bepaalt het succes van uw simulatie. Dus, met een goede mesh kun je zowel computerkosten besparen, als bijna halverwege een correcte oplossing komen. Laten we eens kijken naar Simcenter STAR-CCM+ aangepaste mesh controles en welk gereedschap (van MARIN) u kunt gebruiken voor een mesh-onzekerheidsanalyse.

Bedieningselementen op maat

Allereerst is de mesh die we willen maken chintzy wat betreft het aantal cellen, aangepast aan de stroming en passend voor de geometrie. Om dit te bereiken hebben we een uitgebreide gereedschapskist met verschillende meshing-benaderingen is Simcenter STAR-CCM+ (zoals Trimmed Mesher, Polyhedral Mesher, Prismalaag MesherExtrude Mesher, Gericht vermazenof Dunne menger). In het onderwerp van vandaag richten we ons echter op de Bedieningselementen op maat alleen.

Aangepaste besturingselementen kunnen worden toegevoegd aan de Geautomatiseerd netwerk om verschillende discretisatieniveaus in uw domein te bereiken op basis van deelcurves, deeloppervlakkenen gespecificeerde volumes. En overschrijf alle standaard controls voor de surface en volume meshers.

Bij het definiëren van Custom Controls moet u een aantal dingen in gedachten houden.

1. De mazen in het oppervlak

De mesh op het oppervlak wordt gerelateerd aan de geometrische surface mesh (tesselation). U kunt de tesselatie regelen via de geometrie bij import of met het commando Re-Tesselate. Of met de Surface Remesher, die 4 extra besturingselementen toevoegt aan de standaard besturingselementen. Zie onderstaande afbeelding voor de mesh links en de (onderliggende) tesselated geoemtry rechts.

2. Maatwerk is Koning

Custom Controls overschrijven de Default Controls. In het onderstaande voorbeeld wordt een Custom Control ingevoerd die de oppervlaktegrootte beperkt tot 50 % van de Base Size en de Curvature Control van de Surface Remesher (Default Controls) herroept.

3. De kleinsten hebben eenmaal de controle

Indien u tegenstrijdige Custom Controls definieert, wordt de kleinste controle toegepast. Hieronder hebben we de minimale oppervlaktegrootte zoals in het voorbeeld hierboven (overschrijven van standaardinstellingen), maar de Curve Control heeft voorrang op zijn Target Surface-grootte van 25% langs de curve.

4. Deel Hiërarchie

De oppervlakte- en krommingstoetsen zijn afhankelijk van de selectie in de onderdeelhiërarchie. U kunt afzonderlijke krommen/oppervlakken selecteren, het onderdeel van een hoger niveau, of een samengesteld onderdeel dat de krommen van het onderdeel omvat.

5. Tip: Gebruik de Surface Remesher

Gebruik voor een betere weergave van de geometrie altijd de Surface Remesher. Er zijn twee gelegenheden!

a. Mesher > Oppervlakteverwijderaar

Om de algemene kwaliteit van een bestaand oppervlak te verbeteren en het te optimaliseren voor de volume mesh modellen, kan de surface remesher worden gebruikt om het oppervlak te retrianguleren.

b. Aangepaste regeling > Volumetrische regeling

De Volumetrische besturing maakt lokaal remeshing van oppervlakken mogelijk wanneer Surface Remesher is geselecteerd. De onderstaande figuur toont het verschil met name op de onderliggende geometrische representatie.

Onzekerheidsanalyse

Als we eenmaal een geschikte maas hebben gevonden, moeten we accepteren dat onze oplossing nog steeds foutief zal zijn vanwege deze discretisatie, machineprecisie en statistische en iteratieve fouten. Het goede is dat de numerieke fouten kunnen worden gecontroleerd door een onzekerheidsinterval te schatten waarbinnen de fout waarschijnlijk valt.

MARIN biedt een eenvoudig hulpmiddel om uw CFD-resultaten te analyseren om

  1. de iteratieve fout te schatten, en om
  2. de discretisatie-onzekerheid schatten.

Dit kan zeer nuttig zijn om de gekozen mesh voor toepassing te bevestigen. Het enige extra werk dat u moet doen is het instellen van een simulatieparameter voor de basisgrootte van de mesh en een Design Manager Sweep Study die de parameter wijzigt. Een geschikte testcase kan de tutorial Steady Flow: Backward Facing Step zijn. Hier gebruiken we drie mazen met variërende basisgrootte van 0,4 tot 0,1 voor de fijnste maas en controleren we de drukval tussen inlaat en uitlaat.

De drukval als functie van de relatieve stapgrootte, gedefinieerd als

in bovenstaande figuur wijst op een asymptotische convergentie van de te verkrijgen oplossing naar een oplossing zonder fouten. Voor dit geval wordt de aan de maas gerelateerde onzekerheid berekend met 1,2%.

 

Voor mariene toepassingen is dit interessant. Want de Virtual Tow Tank template voor weerstand in kalm water bevat een soort maasafhankelijkheidsstudie met de Multi Mesh Sequencing. Het doel van de MMS om snelheid simulatie de convergentie verhogen door met een grove maas op te lossen en vervolgens de maaswijdte en nauwkeurigheid te vergroten. De tussenresultaten bij de maasvolgorde kunnen echter opnieuw worden gebruikt om de maasonzekerheid te schatten met MARINs Verfication tools. In dit geval heb ik de modelschaalsimulatie van het KCS-containerschip gebruikt. De maasgerelateerde onzekerheid is volgens MARINs tool berekend op 1,6 % voor de uiteindelijke maasreeks in de VTT.

Wij bij Volupe hopen dat deze blogpost u zal helpen bij uw mesh-opstelling en -beoordeling. Voor meer details over de andere onzekerheidsberekening en de andere verificatiehulpmiddelen van MARIN, verwijzen wij u naar hun publicatie van VERIFICATIE-INSTRUMENTEN. Als u vragen heeft kunt u ons altijd bereiken op support@volupe.com.

 

De Auteur

Florian Vesting, PhD
Contact: support@volupe.com
+46 768 51 23 46

 

 

 

 

Meer blogberichten

nl_BEDutch