Blogginlägg Volupe

Nätkontroll och osäkerhetsanalys

När vi löser simulations fysiska fenomen diskretiserar vi den verkliga världens geometri, dess innehåll och dess omgivande miljö med ett nät. Att ha rätt nät är viktigt och avgör över defeator framgång för din simulering. Med ett bra nät kan du alltså både spara beräkningskostnader och komma nästan halvvägs till en korrekt lösning. Låt oss ta en titt på Simcenter STAR-CCM+ anpassade nätkontroller och vilket verktyg (från MARIN) du kan använda för att analysera nätets osäkerhet.

Anpassade nätkontroller

Först och främst är det nät som vi vill skapa en liten mängd celler, anpassat till flödet och anpassat till geometrin. För att uppnå detta har vi en omfattande verktygslåda med olika metoder för maskindelning i Simcenter STAR-CCM+ (t.ex. Trimmed Mesher, Polyhedral Mesher, Prisma Layer Mesher, Extrude Mesher, Riktat maskindelning, eller Tunn Mesher). I dagens ämne kommer vi dock att fokusera på den Anpassade nätkontroller endast.

Anpassade kontroller kan läggas till i Automatiserat nät för att uppnå olika diskretiseringsnivåer i din domän baserat på delkurvor, ytor på delar., och specificerade volymer. Och åsidosätt alla standardkontroller för yt- och volymmätningar.

Det finns några saker att tänka på när du definierar anpassade kontroller.

1. Frågor om ytnät

Nätet på ytan kommer att relateras till det geometriska ytnätet (tesselation). Du kan styra tesselationen antingen på geometrin vid import eller med kommandot Re-Tesselate. Eller alternativt med Surface Remesher som lägger till ytterligare 4 kontroller till standardkontrollerna. Se bilden nedan för det maskade utseendet till vänster och den (underliggande) tesselaterade geomaterialet till höger.

2. Anpassning är kung

Anpassade kontroller skriver över standardkontrollerna. I exemplet nedan införs en anpassad kontroll som begränsar ytstorleken till 50 % av basstorleken och upphäver kurvningskontrollen för ytåterställaren (standardkontroller).

3. De minsta har kontrollen

Om du definierar motstridiga anpassade kontroller, tillämpas den minsta kontrollen. Nedan har vi minsta ytstorlek som i exemplet ovan (överskrivning av standardvärdena), men kurvkontrollen har sin målytstorlek på 25% längs kurvan.

4. Delar hierarki

Surface and Curve Cunstom Kontrollerna beror på valet i delhierarkin. Du kan antingen välja enskilda kurvor/ytor, den högre nivån Part eller en sammansatt del som innehåller delkurvorna.

5. Tips: Använd Surface Remesher

För att få en bättre representation av geometrin ska du alltid använda Surface Remesher. Det finns två tillfällen!

a. Mätare > Ytbehandlare

För att förbättra den övergripande kvaliteten på en befintlig yta och optimera den för volymenätmodellerna kan ytåterställaren användas för att återtriangulera ytan.

b. Anpassad kontroll > Volymkontroll

Den volumetriska kontrollen gör det möjligt att lokalt återskapa ytor när Surface Remesher är valt. Figuren nedan visar skillnaden särskilt på den underliggande geometriska representationen.

Analys av osäkerhet

När vi väl har kommit fram till ett lämpligt nät måste vi acceptera att vår lösning fortfarande kommer att vara felaktig på grund av denna diskretisering, maskinprecision och statistiska samt iterativa fel. Det positiva är att de numeriska felen kan verifieras genom att uppskatta ett osäkerhetsintervall inom vilket felet förmodligen faller.

MARIN ger ett enkelt verktyg för att analysera dina CFD-resultat för att

  1. uppskatta det iterativa felet, och att
  2. uppskatta osäkerheten i diskretiseringen.

Detta kan vara mycket användbart för att bekräfta att du väljer nät för ansökan. Det enda extra arbete du behöver göra är att ställa in en simuleringsparameter för nätets basstorlek och en Design Manager Sweep Study som ändrar parametern. Ett lämpligt testfall kan vara handledningen Steady Flow: Backward Facing Step. Här använder vi tre nät med varierande basstorlek från 0,4 till 0,1 för det finaste nätet och övervakar tryckfallet mellan inlopp och utlopp.

Tryckfallet som en funktion av den relativa stegstorleken, definierat som

i figuren ovan tyder på att den erhållna lösningen konvergerar asymptotiskt mot en lösning utan fel. I detta fall beräknas den nätrelaterade osäkerheten till 1,2%.

 

För marina tillämpningar är detta intressant. Eftersom mallen för den virtuella bogseringsbassängen för motstånd i lugnt vatten på sätt och vis omfattar en studie av meshberoendet med Multi Mesh Sequencing. Målet med MMS är att hastighet Simulering för att öka konvergensen genom att lösa med en grov maskstorlek och därefter öka maskstorleken och noggrannheten. Mellanresultaten vid masksekvensen kan dock återanvändas för att uppskatta nätets osäkerhet med hjälp av MARINs verifieringsverktyg. I det här fallet använde jag modellskalasimuleringen av KCS containerfartyg. Den maskrelaterade osäkerheten beräknas enligt MARINs-verktyget till 1,6 % för den slutliga masksekvensen i VTT.

Vi på Volupe hoppas att det här blogginlägget kan hjälpa dig att sätta upp och bedöma ditt nät. För mer information om andra osäkerhetsberäkningar och andra verifieringsverktyg från MARIN hänvisas till deras publikation i VERIFIERINGSVERKTYG.. Om du har några frågor är du alltid välkommen att kontakta oss på support@volupe.com.

 

Författaren

Florian Vesting, doktorsexamen
Kontakt: support@volupe.com
+46 768 51 23 46

 

 

 

 

Fler blogginlägg

sv_SESwedish