Как вырастить сетку 2D-airfoil правильно?

[zerganalizer 610]

Я сделал работающую версию генератора 2D-сетки для пакетного CFD-анализа профилей. Она полностью на питоне и строит сетку через API GMSH 4.13.1. Пока это гибридная сетка, но с настройками пограничного слоя, загущения по кривизне, в районе хвостика и следа профиля.

 

Более того - заставить ее считаться в SU2 - было для меня сложно. Заработал расчёт только после указания 'MGLEVEL': '2' и создания в сетке ещё одной физического маркера nearfield и назначить 'MARKER_EULER': '( nearfield )' как границы между прямоугольного пограничного слоя и остальной треугольной сеткой.

 

И вот общий вид - вертикальная линия и хвост просто выведены для вопросов, на сетку не влияют.

 

 

Крупнее:

Район носа:

Хвост:

У меня в настройки вынесено - на сколько сдвинуть профиль относительно лобовой полудуги farfield. Сейчас Move_airfoil=1.1 - это значит носик задвинут вперёд на хорду + 10%, и я не знаю, насколько это правильно. Вы видите - airfoil слева от вертикальной линии "нуля" центра дуги. А вдруг он должен быть справа, посредине или ещё как?

 

Вот базовые настройки:

 

# base mesh sizes
fact = 1                               #Мастштаб ячеек
lc1 = 0.01 * fact                  #Минимальная ячейка
lc2 = 1 * fact                       #Максимальная ячейка
LenNET=50                         #Удаление farfield от профиля, хорд
Move_airfoil=1.1                #Сдвиг профиля от нуля полудуги
Загущение_профиля = 5  #Загущение профиля по кривизне - соотношение размеров max/min ячеек
Загущение_сетки = 90     #Загущение профиля и сетки спереди - сколько точек на 360 градусов дуги.
Thickness=0.01*fact          #Толщина погранслоя профиля
Ratio=1.3                           #Коэффициент роста погранслоя
Size=2.7e-4                       #Начальная толщина ячейки погранслоя

 

Есть ещё куча параметров - по дополнительным загущениям, по алгоритму обработки хвостика профиля и прочее.

 

Вот интересный вопрос - Загущение_сетки = 90, если сделать 720, то лобовая часть перехода от полудуги к носику профиля станет гораздо плотнее, от этого есть профит???

Но меня мучит вопрос - я сделал не по образцам обучалок мешер - им вообще можно пользоваться в SU2 и других CFD? Я видел подобные вопросы про гибридные сетки на CFD-форуме, но информации мало.

 

Или вообще лучше сразу делать упорядоченную трансфинитную, как в родном мешере SU2_EDU? Её гораздо сложнее делать - как по мне. А ещё куча вопросов по соотношению настроек продувки и настроек мешера сетки. Я уже упоминал - для пакетной продувки под разные скорости и углы атаки для точности нужно делать сетку "на лету" и под текущие режимы продувки.

 

Edited June 17, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

23 часа назад, a_schelyaev сказал:

Сходимость на уверенную четверку!

Сейчас уже автоматизация: если сетка хорошая под этим углом и скоростями - будет 5+ и даже 6. Если сетка попала под неудачный угол или скорости трудные для просчёта - стабильно 4.5 Но время расчёта удвоилось. Просто задаёшь точность расчёта, критерий сходимости "тянуть за уши" часто не лучшая идея. Но это на жиденькой сетке - бОльшие плотности требуют изучения - как правильно их загущать многими пакетными продувками, а кластер я пока не купил)))

 

Была ещё самая лайтовая гладкая версия - но она на версии сетки с пониженными цифрами CL/CD. Это можно решить только трансфинитным мешером. Даже моим, но он кривоватый, а делать идеальный мне не позволяет нулевая мотивация, как покупка мощного компа.

 

Более того - в методе JST я придумал тюнинг, заставляющий его работать в +/-90 градусов, там критерий 6-7, но пока я эту тему бросил. Там самые гладкие поляры, прямо Class A...

[zerganalizer 610]

01.10.2025 в 15:11, a_schelyaev сказал:

Сходимость на уверенную четверку!

А вот этот профиль сходится даже чутка хуже моих топовых туннельников. Клювики мои помните?

 

В гладкой поляре изредка проскакивает 3.5 (в сильно отрицательных углах атаки), но картину не портят: я нарочно сделал такой "баг" в настройках решателя, что когда достигнут максимальный критерий сходимости, но он меньше заданного - результаты практически один-в-один повторяются до лимита проходов, не теряя полученную актуальность. "Туннелик" в нём крохотный, меньше даже, чем в "Bartini", отсюда есть уже привычный для большинства профилей провал качества в отрицательных углах атаки. И цыферьки качества не айс. Цыферьки основного диапазона углов атаки - 4.7...5.6. Мне нравятся новые настройки - за такие критерии расчёт так быстр никогда не был, 20-40 секунд на прогон угла. Подгоняю-таки настройки в оптимум...

 

 

Edited October 2, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

Настроил мешер на построение "правильных" загущений у краёв профиля.

 

 

Это позволяет задать коэффициенты прогрессии и подобрать такие, которые имитируют трансфинитную структуру вблизи профиля, что повысило циферьки CL/CD, и может использоваться в дополнение к средствам калибровки расчёта под натурные испытания.

Edited October 7, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

Под показанную сетку с паразитными загущениями концов наконец-то заработал конфиг для продувки - теперь можно запускать пакет не только для оценки, но и прорисовки вихрей детальнее.

 

 

Edited October 14, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

И тут при тесте профиля Bartini у меня полетели половина конфигов-настроек SU2. Я с горя решил при мешинге отключить создание квадов, которые мне тупой ИИ нахваливал. И при росте размера сетки, ставшей снова исходно треугольной с погранслоем - настройки внезапно заработали, а стабильность стала просто потрясающая. Даже цифры качества чутка подросли. Так вот теперь выглядит идеальная гибридная сетка автоматического мешера, которую полюбили все мои конфиги настроек SU2:

 

Edited October 21, 2025 by zerganalizer

[a_schelyaev 414]

Когда уже фуршет?

[maxx2000 1,154]

@a_schelyaev сразу, как только произойдёт слияние с кибертехнологом

[zerganalizer 610]

22.10.2025 в 10:01, a_schelyaev сказал:

Когда уже фуршет?

Если не в этом году - может, в следующем?(с). У меня есть набор настроек прилично работающих в некотором диапазоне скоростей, к примеру 0.2...0.5, но уже на 0.7 из-за перехода на сверхзвук локально вылазят всплески. Есть решение 0.1...0.6, выше не стал тестить, ибо проход угла почти минута. Это при том, что вот прямо сейчас идёт более точный расчёт со временем просчёта угла 3-5 сек.

 

Я хочу ненапряжно просчитывать 2 профиля в день (6 часов мой рабочий день) и делать их сравнительную анимашку. Нужно время просчёта примерно текущее, максимум 10 секунд, и на весь интересующий диапазон на любых профилях. Идут тесты... и вдруг оказалось, что сетка на последних картинках фатально упрощает и ускоряет процесс. К тому же картинки вихрей красивее.

 

Я могу, подстраивая настройки, уже считать +/-90 градусов на одной скорости. В родном дистрибутиве фирменная программа делает пакетный просчёт ТОЛЬКО для одной скорости, видимо, понимая, что для другой скорости всё-равно расчёт подстраивать. Хочется робастного идеала, работающего даже на компе секретарши)))

 

Но вы можете скидывать профили сюда или когда открою ветку баттлов профилей для просчёта его и какого-то из моих, близких по типу, я сделаю сравнительные поляры. Потренируюсь заодно на разной геометрии профилей и расчёте поляр на разных скоростях.

 

Пока пост писал - расчёт закончился, всплески на 4-х углах атаки, запустил расчёт с классическим AUSM для сравнения - время подросло до 7 сек/угол, но предыдущие тесты показывали бОльшую стабильность, включая сверхзвук. Сам уже хочу упаковать решение, понимая его возможности, и заняться разработкой профилей с баттлами против существующих...

[zerganalizer 610]

Прикольно - 600 строк кода, включая мешер + 200 в программе отрисовки - и вся оболочка к SU2 & GMSH.

 

И ещё одна веселуха - перемешил профиль на более плавный рост ячеек от профиля к farfield - и все баги, походу, ушли. Ровное время, критерии растущие ближе к экшну)))

 

Edited October 23, 2025 by zerganalizer

[a_schelyaev 414]

Можно для дозвука сделать отдельно, а для трансзвука отдельно.

[zerganalizer 610]

18 часов назад, a_schelyaev сказал:

Можно для дозвука сделать отдельно, а для трансзвука отдельно.

В SU2 есть схемы обдува, работающие во всём диапазоне углов атак и скоростей, как пример - AUSMPLUSUP2, версия AUSMPLUSUP + гиперзвук. И опций SST можно набрать "на все случаи жизни", но с таким букетом AUSMPLUSUP2 очень тяжко настраива...лся до этой новой сетки. Все мои ноу-хау формульных зависимостей параметров оптимизатора CFL внезапно заработали нормально. Дело в том, что на плохой сетке AUSMPLUSUP2 "мотает" так, что либо крайне долго не сходится, либо "разматывается" в дивергент. Доселе по лучшим рекомендациям ИИ критерий сходимости и степень расчёта линейного решателя должны быть даже не равными, а +1 к этой цифре. Мне не удавалось заставить сходиться расчёт "до конца", всегда был вынужден понижать точность конвергенции на пару единиц вместо "законных" +1. Отсюда нестабильности.

 

На новой сетке я легко задрал +1 к степени линейного решателя - и сходимость стала идеальной. Даже на 0.7 МАХа. Когда всё поставил, как по учебнику - то средний критерий стал плавающим - от -4 до -6+, ибо я отключил его контроль. Теперь расчёт ориентируется на точность сходимости всех искомых параметров - CD, CL, CM, CEff. Теперь (когда добавил всплывающие фоновые окошки процесса расчёта) я вижу, что расчёт идёт до установления всех расчётных параметров в нулевые изменения в течении заданных 20 итераций. Вот, за пару секунд до завершения расчёта:

 

На старых версиях сеток мне не удавалось в приемлемые сроки (чаще - вообще никогда) достичь такой идиллии. Это на МА0.7 и угле атаки -4 на проблемном "клювике". В опциях стоит 'SST_OPTIONS': 'V1994m,VORTICITY,COMPRESSIBILITY-SARKAR' - набор от "классики 1994" + вихри (плоские) + коррекции гиперзвука. Этот набор работает в широком диапазоне и выдаёт как высокие RMS, так и такую вот сходимость "в ноль". Это при том, что 'CONV_CAUCHY_EPS': '1E-7', а 'LINEAR_SOLVER_ERROR': '1E-6', меньше на единицу как по учебнику.

 

Более ранние сетки просто не могли давать такую сходимость, как я ни искал параметры расчёта. На таком "жёстком" расчёте время расчёта угла плавает в зависимости от "экшна" - вихри там, крутые градиенты и отрывы. На них доходит до 9000+ проходов в несколько минут, но чаще в пределах 1000. Ну то есть сетка позволяет сходиться в "видимый ноль" в пределах 6 знаков после запятой.

 

Отсюда приходится тестировать снова, с обновлёнными настройками, и в каком диапазоне скоростей и углов атаки всё так шикарно - надо выяснять. Пока гоняю версию сетки средней загущённости, прикладываю для ознакомления в родном формате GMSH.

 

 

kluvik.zip

Edited October 24, 2025 by zerganalizer

[a_schelyaev 414]

Попробуйте ClarkY для Re=400000 в его толщине по умолчанию и с той же толщиной GAW - оригинальный и вами выглаженный

 

[zerganalizer 610]

17 минут назад, a_schelyaev сказал:

Попробуйте ClarkY для Re=400000 в его толщине по умолчанию и с той же толщиной GAW - оригинальный и вами выглаженный

Могу нечаянно не то найти - приложите DAT-файлы.

[zerganalizer 610]

Кстати - тут есть такая настройка

                'REF_DIMENSIONALIZATION': 'FREESTREAM_VEL_EQ_MACH', # DIMENSIONAL, FREESTREAM_PRESS_EQ_ONE, FREESTREAM_VEL_EQ_MACH, FREESTREAM_VEL_EQ_ONE

 

Обычно расчёт веду в DIMENSIONAL - тогда температура, к примеру, в результирующем файле - в градусах, а как в примере - в коэффициентах от температуры окружающей среды из конфига. Этот режим добавляет +3 к RMS и не распадается в дивергент в бОльшем диапазоне - в зачёт такой расчёт пойдёт?)))

[zerganalizer 610]

1 час назад, a_schelyaev сказал:

оригинальный и вами выглаженный

А пока вот эта тема может быть снова испытана - я возьму NACA 4/5x, на которые у меня есть конфигуратор в катии + выглажу + перезагущу точки и сравню с тем, что выложен официально или со сгенерированным XFLR5, он тоже делает "волнистые" по кривизне профили. Отличная тема для испытания решателя.

[a_schelyaev 414]

34 минуты назад, zerganalizer сказал:

Кстати - тут есть такая настройка

                'REF_DIMENSIONALIZATION': 'FREESTREAM_VEL_EQ_MACH', # DIMENSIONAL, FREESTREAM_PRESS_EQ_ONE, FREESTREAM_VEL_EQ_MACH, FREESTREAM_VEL_EQ_ONE

 

Обычно расчёт веду в DIMENSIONAL - тогда температура, к примеру, в результирующем файле - в градусах, а как в примере - в коэффициентах от температуры окружающей среды из конфига. Этот режим добавляет +3 к RMS и не распадается в дивергент в бОльшем диапазоне - в зачёт такой расчёт пойдёт?)))

Я не знаю их реализацию.

58 минут назад, zerganalizer сказал:

Могу нечаянно не то найти - приложите DAT-файлы.

http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=ls413-il

http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=clarky-il

[zerganalizer 610]

47 минут назад, a_schelyaev сказал:

Я не знаю их реализацию.

Расчёт ведётся логарифмами другого порядка, ЕМНИП считая MAX равным Velosity. 

 

Поправил настройки расчёта (оптимизатор CFL) - работают ВСЕ перечисленные.

                'CONV_NUM_METHOD_FLOW': 'AUSMPLUSUP2', ROE, AUSM, AUSMPLUSUP, AUSMPLUSUP2,  HLLC, SLAU, SLAU2, L2ROE, LMROE

Скорость сходимости и CD/CD немного разнятся, как и диапазон скоростей/углов, самый широкий, но не самый быстрый - HLLC: в пределах +/-20 от 0.01 (ниже не пробовал пока) до 10 МАХов. На +/-90 диапазон до 3 МАХов падает, далее - дивергент.

[zerganalizer 610]

В-общем, я снова шаманил с мешером и тестил в пакете - выяснилось, что это не треугольная сетка лучше - а изменённая конструкция, которую я сделал специально под треугольные сетки. Попробовал сводить 30 градусов атаки на последней "треуголке" - даже просто при регенерации сходимость на больших углах плавает, и я попробовал изменённой конструкции сетку снова сделать из квадов - и чудеса! Угол -25 градусов  легко сошёлся так:

 

Запуск расчета: Mach=0.0167175, AOA=-25.0
CEff = -2.2240375, Итераций: 2436, RMS_DENSITY = -7.595692573, время расчета: 41.4 сек
RE_NUMBER = 399999.17845350836

 

Я попробовал прогнать угол 8 градусов на NACA 2412 - так же, как я получил 47 с мелочью на расчёте в SU2_EDU, который когда-то рекламировали для независимых исследований, тут вышло 48 CL/CD за 10 сек.

 

Теперь переключился на "Кларка" и 400.000 Re, +/- 30 градусов, выдержка расчёта угла -25 градусов выше. Похоже, я нашёл рабочее решение, как минимум, для невысоких Re, работает даже на 0.001 МАХа.

 

Также для чисто затестить новую функцию просмотра поляр накопал разношёрстные старые и новые наборы данных. Новая версия просмотра ищет файлы по шаблону "Имя главное"+_comp+цифры. Я натравил прожку на старый расчёт и переименовал другие по теме в соответствии с шаблоном - программа нашла только данные с одинаковыми углами атаки и сделала такую мультяшку (верхняя "гора" - расчёт чего-то по эйлеру):

 

 

Теперь можно делать отчёт по баттлам в виде анимашек, как я изначально хотел после моих экспериментов с XFLR5, где подобную анимашку я ручками грабил покадрово:

 

 

Дело за расчётными данными, пробую новую сетку на новом конфиге. Сетка теперь такая:

 

 

Придётся сетку ещё чутка понастраивать - не хватает данных для калибровки. Но треугольная сетка всё-таки нестабильное решение, нужна, вроде, "ортогонализация", это с квадами лучше. У меня остались параметры мешера для сетки с более лучшим распределением ячеек, я сюда выкладывал пример:

 

 

Новый конфиг расчёта надо бы погонять по такой сетке, и нужны уже данные продувок для калибровки системы. Формат данных нужен такой:

 

     Mach       AOA              CL                     CD                     CEff                    CMz    
0.0167175    -30.0    -1.181101836    0.6754192885    -1.748694264    -0.1066208187    

 

На первых тестах - жирным "GAW" по вашей ссылке, на фоне Кларка. Баттл с моими просчитаю на той же сетке и настройках, но далее буду настраивать мешер на более "красивые вихри". Вот GAW на каком-то плюсовом угле:

 

 

 

 

 

 

 

 

[zerganalizer 610]

И под занавес - поправил и сетку, и настройки под неё так, что сходимость втрое быстрее, и работает в широком диапазоне. И странно - но скорость расчёта раньше в низких скоростях была существенно дольше, а теперь выравнялась. Сходимость этой сетки просто потрясающая при скромном размере чуть менее 1Мб.

 

Edited October 29, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

К вышесказанному - теперь сетка настолько хорошо сходится, что видны уже огрехи и случайности самого генератора GMSH. Я заметил симптомы довольно давно, но воспроизвёл сию "фичу" лишь в последние пару дней. Это касалось поначалу именно треугольной сетки, а теперь - и с квадами, но сильно в мЕньшей степени. Фича в том, что алгоритм мешинга основан на каких-то случайных числах, или это относится и к алгоритму сглаживания при мешинге, включение которого заметно повысило показатели RMS_DENSITY, особенно на больших углах атаки. А повышение RMS_DENSITY уменьшает время расчёта, и выходит он точнее и надёжнее.

 

Отсюда веду сейчас перерасчёт поляр - теперь методика включает сначала запуск расчёта с генерацией сетки - и просмотр процесса сходимости в консоли. Если точно известно, что критерий может быть и выше - перезапускаю процесс сразу после первого рассчитанного угла и перегенерирую сетку. В данном случае, сетку с высокими критериями сходимости я нашел с 3-й попытки - угол -30 градусов сходится менее чем за 2000 проходов.

 

Также я попробовал генерировать сетки бОльшей плотности - стабильность RMS_DENSITY в процессе расчёта стала гораздо лучше, а расчёт не сильно дольше. Так что нужно уже рассмотреть вопрос об эталонных настройках сетки + настроек мешера под натурные продувки.

 

Приведённые выше поляры посчитаны были с RMS_DENSITY 6.5+, но когда попробовал просчитать свой туннельник с той же точностью - полезли сбои, они видны на полярах ниже. И я решил пересчитать все три и добавлять остальные в поляры сравнения.

 

Я пробовал локально просчитывать другие мои профили в пике 6 градусов - и бОльшая их часть выше по качеству CL/CD. Отсюда я всё-таки решил устаканить мешер + CFD на расчётах бОльшей надёжности.

 

На полярах ниже - просчёт на старой сетке в фоне, а жирным тот же "Кларк", но с критерием 7+. Файл с данными этого расчёта я приложил, там в местах "экшна" RMS_DENSITY доходит до 8, в-среднем 7.5, но местами ниже 7. Всё-же предыдущие "облегченные" версии расчёта дают на каких-то профилях слишком заметные шероховатости. По итогу более точного расчёта "Кларк" стал "контрастнее" - в минусовых углах провалился сильнее, а в пике вырос процентов на 10, и выросла "спина" в области высоких углов атаки вскоре после пика. Думаю остальные поведут себя аналогично после перерасчёта.

ALL_polars_KLARK_Re4000000.txt

 

 

Edited October 30, 2025 by zerganalizer