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

[green_fly 133]

Сложно обсуждать с человеком видео, которое он не смотрел.

[zerganalizer 610]

4 минуты назад, green_fly сказал:

Сложно обсуждать с человеком видео, которое он не смотрел.

Достаточно с меня снятой шляпы за упоминание эффекта, который может быть виден и в моих полярах. Я так испугался, что глюк сетки или расчёта, что сбросил результаты многочасового расчёта, увидев аномальный всплеск. Зато теперь понятно, что это не баг, а фича:

 

[Jesse 1,030]

@zerganalizer щас в ЦАГИ конференция проходит.
Поучаствовали бы, рассказали бы про свою волшебную методику расчета профилей..))

[zerganalizer 610]

7 минут назад, green_fly сказал:

Сложно обсуждать с человеком видео, которое он не смотрел.

Ваш стиль общения не располагает обсуждать с вами киношки. Курите бамбук)))

Только что, Jesse сказал:

@zerganalizer щас в ЦАГИ конференция проходит.
Поучаствовали бы, рассказали бы про свою волшебную методику расчета профилей..))

Я мог бы подъехать, хотя 2 часа электрички с пересадкой. Но в методике НИЧЕГО ВОЛШЕБНОГО! Во-первых - на cfd-forum полно постов видел, от желающих сделать из SU2 "правильный" XFLR5. Даже есть несколько разработок, умеющих мешить профили и считать их как через xFoil, так и через SU2. Одна называется wuFoil, я оттуда дёрнул часть кода для своего недоделанного и заброшенного трансфинитного мешера, с авторасчётом погранслоя.

 

Есть и другие бесплатные CFD, имеющие аналогичный функционал. Целью было сделать из SU2 "правильный" XFLR5 по части расчёта и автопостроения поляр. Цели я почти достиг.

6 минут назад, Jesse сказал:

волшебную методику расчета профилей..))

Чувствую тут сарказм почему-то)))

 

6 минут назад, Jesse сказал:

щас в ЦАГИ конференция проходит.

И я работал с главным оттуда когда крыло беспилотника пробовал параметризовать, с Корнушевским. Но он мне не прислал приглашения)))

[Jesse 1,030]

1 час назад, zerganalizer сказал:

Чувствую тут сарказм почему-то)))

да нет тут сарказма, с чего ж вы взяли?!)
мне тем более и судить то тяжело: я никогда поляры не строил..
один раз обдувал тестовый профиль крыла в Флоу Симулейшн да и всё)

[green_fly 133]

 

4 часа назад, zerganalizer сказал:

Зато теперь понятно, что это не баг, а фича

Увы, это баг. Вы моделируете вполне известный физический процесс с помощью нефизичной модели. Результаты экспериментов и более правильного подхода моделирования представлены в видеоролике. Кому надо, те посмотрят.

 

4 часа назад, zerganalizer сказал:

Ваш стиль общения не располагает обсуждать с вами киношки.

Ладно.

 

[zerganalizer 610]

 

Тексты не сохраняет этот форум. Мои открытия и поляры остаются в Хогвартсе.

 

Edited November 21, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

Вот же парадокс - реверс геометрии в части farfield делает так: до него цифры в норме, RMS_DENSITY не выше 4, просчёт быстрый, после - те же цифры, то же визуально по расположению треугольников, расчёт вдвое дольше, RMS_DENSITY 6-7, и он на глазах высасывает микроны. Потрясающая стабильность. Прогоню полный диапазон у нескольких профилей для сравнения анимашками. Будет видеобаттл. И к нему буду досчитывать интересующие меня профили. Например, мой "тупорылый мод" NACA 2412 в виде "тяни-толкая" дал приличные измерения, включая качество. Будет на чём разобраться - куда гнуть дужки профиля, и что это даёт.

 

Edited November 25, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

В продолжение темы поиска настроек мешера, по сеткам которого расчёт был бы с высоким RMS_DENSITY. Я разделил управление загущениями своего мешера и поискал решение. Обнаружилось, что у меня есть параметр, управляющий скоростью сходимости и её точностью. И, косвенно, это влияет на RMS_DENSITY и время расчёта, и на сам алгоритм сходимости. Теперь я могу оставить как было, RMS_DENSITY около 6 на 0.3 МАХа или поднять либо RMS_DENSITY результата почти на 3 единицы (расчёт будет вдвое дольше), или поднять RMS_DENSITY только на 2 единицы, но при этом вдвое-втрое ускорить процесс. Теперь RMS_DENSITY на этой скорости как минимум стала 7.5...8 вместо прежних 6. При этом размер сетки почти не меняется, около 650 Кб. Ускоренная и уточнённая сетки визуально сложно отличить, но я погонял на десятке разных профилей, и понял, что это ИМБА!

 

Попутно я решил зарелизить CFD как есть, пока 3 диапазона, но 4-5й могут достать да 12 МАХов, правда, уравнения турбулентности приходится урезать до 1-го порядка.

 

И последнее - более я не планирую калибровать сетку под эксперимент. Если делать её достаточно плотной для более точных расчётов - она сразу "выходит" на полновесный потенциал, выдавая вместо 47 попугаев - 64. Пример такой сетки:

 

 

 

Edited November 27, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

28.11.2025 в 02:36, zerganalizer сказал:

Ускоренная и уточнённая сетки визуально сложно отличить, но я погонял на десятке разных профилей, и понял, что это ИМБА!

Более того - преднастройка будущего процесса сходимости позволила как настроить пик в желаемые величины, так и сделать процесс надёжнее: теперь понизив критерий сходимости с минус 8-й на минус 5-ю, расчёт сходится с RMS не 8+, а 4.5+, но в цифры, отличные от точно просчитанных с RMS 8+ на сотые доли %%. Заложенная в мешер преднастройка сходимости в первые 300-500 проходов находит значение, добивая оставшееся в 4-м знаке после запятой, если оно вам надо. 

 

Все предыдущие релизы мешера при подобном понижении заданного критерия сходимости начинали немного вилять на полярах, тогда как на мешере с преднастройками сходимости всё гладенько. Погоняю ещё на самых разных профилях и скоростях - и можно баттлы делать.

[zerganalizer 610]

Веду тест на скорости 0.002 МАХа, зачастую RMS 10+, но дикое число проходов и время:

 

Запуск расчета: Mach=0.002, AOA=-4.0
CEff = 0.1446011689, Итераций: 8653, RMS_DENSITY = -10.41898289, 
время расчета: 160.0 сек
RE_NUMBER = 47853.94687644784
Режим RANS (Mach = 0.00)

Запуск расчета: Mach=0.002, AOA=-3.0
CEff = 0.6696983589, Итераций: 7811, RMS_DENSITY = -10.40558615, 
время расчета: 133.9 сек
RE_NUMBER = 47853.94687644784
Режим RANS (Mach = 0.00)

Запуск расчета: Mach=0.002, AOA=-2.0
CEff = 1.231068087, Итераций: 8858, RMS_DENSITY = -10.29146956, 
время расчета: 155.7 сек
RE_NUMBER = 47853.94687644784
Режим RANS (Mach = 0.00)

Запуск расчета: Mach=0.002, AOA=-1.0
CEff = 1.868806231, Итераций: 8645, RMS_DENSITY = -10.58588179, 
время расчета: 155.1 сек
RE_NUMBER = 47853.94687644784

 

Однако, на бОльших скоростях расчёт раз в 10 быстрее. И для такой низкой скорости поляра весьма гладкая для остроносого проблемного профиля. Утешает сам факт возможности посчитать такое, работает и 0.001 МАХа, чутка дольше.

 

 

[zerganalizer 610]

Последний мод мешера настроен уже под вытягивание максимальных показаний со стабильным выходом на результат и достаточным RMS_DENSITY, включив точность 'ROE_KAPPA': '0.75' и оптимизировав сходимость в мешере и настройках CFD для такого режима расчёта. Вот так выглядит сетка под такой расчёт:

 

 

gaw.su2

 

Один из кадров расчёта:

 

Сетка под 0.15 МАХа. Вот расчёт, поляра CMz инвертирована. В фоне лежит NACA 2412, со старыми настройками под заниженный результат, показанный на этом профиле самой SU2_EDU.

 

 

На данный момент ничего "мощнее" у меня нет, и это решение не обкатано ещё во весь диапазон.

[zerganalizer 610]

Вот сравнение - заниженной и "оптимальной" сеток - выше можно, но с угла атаки около -12. С какими настройками делать баттлы - неясно, как по мне - обе не особо физичные, CL завышен, это NACA 2412. ДАЙТЕ ФИЗИЧНЫЕ ДАННЫЕ!

 

Edited December 11, 2025 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

Ну вот и всё (почти) - финалочка релиза получила своего победителя и кодовое название Woodpecker. Название не случайно, отображает суть. А вот новый тип сетки, который в нём одержал победу и получил мой приз зрительских симпатий, аналогов НЕ ИМЕЕТ.

 

Это новый тип сетки по её виду и свойствам - трансфинитные могут идти лесом, какой-бы плотности и адиабатичности они ни были - в SU2 они рисуют поляры не похожие на экспериментальные данные, нестабильны на больших углах атаки и медленнее сходятся в сравнении с проектом Woodpecker. Их форма и показатели пока останутся в Хогвартсе, но ясно главное - они в моих руках, настрою как хочу и на любую плотность и точность попадания в эксперимент. Первый тест комом - я никак не мог понять, в каком режиме разгона её считать, она навевала ужас, трясясь как паралитик в SA +/- 3-5 единиц даже без разгона, сходясь по итогу в любое число - турбы наддашь - и вдвое выше результат. На поляре она на фоне трансфинитной тоже не вполне "полноразмерной" - вот цифры эксперимента, 0.25 МАХа (почти 6 млн. Re):

 

 

 

Несложный расчёт даёт в угле атаки 6 градусов около 106 попугаев. Я немного не достал (и не целился - прогон был заради понять работоспособность). Попадать точно в цифры я решил уже после выбора финалиста - по формам поляр в общем виде. Победила сначала моя с округлостью поляры CMz, но разогнать её до стабильных показателей не удалось. Я собрался было остановиться пока на трансфините SU2_EDU, но тут чисто случайно родился мешер с кодовым названием Woodpecker. Я спешно запустил тестовый прогон наудачу - увидеть стабильность, скорость и форму поляр, вышло такое и очень быстро (я даже проснулся посмотреть весь процесс после контроля сходимости первых 2-х углов атаки, в-среднем такое (ноут древний 2 ядра 4 потока):

 

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-19.0
CEff = -2.541974031, Итераций: 1071, RMS_DENSITY = -4.814536246, 
время расчета: 122.3 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-18.0
CEff = -3.302587312, Итераций: 2580, RMS_DENSITY = -5.290027155, 
время расчета: 288.8 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-17.0
CEff = -3.594297832, Итераций: 1183, RMS_DENSITY = -4.993141645, 
время расчета: 136.5 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-16.0
CEff = -7.668253071, Итераций: 1403, RMS_DENSITY = -5.622360941, 
время расчета: 159.2 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-15.0
CEff = -13.15398715, Итераций: 1416, RMS_DENSITY = -4.757604874, 
время расчета: 165.9 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-14.0
CEff = -22.45783936, Итераций: 1264, RMS_DENSITY = -5.600996637, 
время расчета: 147.7 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-13.0
CEff = -36.60497295, Итераций: 1074, RMS_DENSITY = -6.128280354, 
время расчета: 130.5 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-12.0
CEff = -45.23559371, Итераций: 531, RMS_DENSITY = -4.803835056, 
время расчета: 65.0 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

Запуск расчета: Mach=0.25, AOA=-11.0
CEff = -50.18052939, Итераций: 454, RMS_DENSITY = -5.607625467, 
время расчета: 54.3 сек
RE_NUMBER = 5823969.160597469
Настройка для средних скоростей (Mach = 0.2500)

 

Главная отличительная особенность Woodpecker - без резких провалов в бездну минусовых показателей качества, хотя в финале падать им в одинаковые минус 75. Ну и режим его работы, конечно))). Я надеюсь его подружить с турбой 2-го порядка, но и без неё на проблемных углах он не задерживался больше трансфинита с турбой 2-го порядка точности. Дятел, короче...

 

Перекос горизонтальной части либо баг SU2, либо последствия разгона просчёта (или просто не ROE, а AUSM+) - выйду на работу и прогоню вообще без адаптации CFL, вдруг поможет...

[zerganalizer 610]

Пробный расчёт в процессе - на мешере WoodPecker. Из плюсов - левый заход на плато из минусовых углов атаки на CMz как по мне лучше, и считается быстро, в том числе его можно подружить с последней версией SU2 с новым SST и улучшенными расчётами вихрей. Трасфинитная сетка недостаточно плотная (другого трансфинитного мешера у меня нет), а рисует она острый угол в районе минус 15 градусов. Здесь сравнение трансфинита с моим мешером.

 

А из минусов - для попадания в эксперимент наиболее полно нужен трансфинитный мешер погуще и кластер. И да - SU2 косячный, поляру CMx пожизненно строит зеркально и в других цифрах. Я зашёл к ним на фтп глянуть - что и как у них для построения поляр. Там только один файл О-сетки и конфиг к нему для расчёта по Эйлеру. )))  Красавцы)))

 

Так что можно менять ядро на OpenFOAM, например.

[zerganalizer 610]

Запилил создание файлов расчётов flow.vtu и вот видосик пробный.

 

https://drive.google.com/file/d/1Bn7OSxROLfhZJQFLfhdlJUgxqwv5xgbi/view?usp=sharing

 

Новая сетка почти 3Мб, а считается легко, как на 1Мб, проба, чуть высоковата, видимо, канонизировать буду её, только подстрою расчёт. Этого мне хватит, выглядит неплохо, углы срывов потока находит хорошо, CL/CD полновесные. Последний вудди очень неплох:

 

 

 

[_Shadow_ 20]

2 часа назад, zerganalizer сказал:

Запилил создание файлов расчётов flow.vtu и вот видосик пробный.

 

https://drive.google.com/file/d/1Bn7OSxROLfhZJQFLfhdlJUgxqwv5xgbi/view?usp=sharing

 

Новая сетка почти 3Мб, а считается легко, как на 1Мб, проба, чуть высоковата, видимо, канонизировать буду её, только подстрою расчёт. Этого мне хватит, выглядит неплохо, углы срывов потока находит хорошо, CL/CD полновесные. Последний вудди очень неплох:

 

вы бы доступ то открыли бы к видосику)

 

 

[zerganalizer 610]

27 минут назад, _Shadow_ сказал:

вы бы доступ то открыли бы к видосику)

Сорри, открыл. Кнопочку DONE не нажал)))

 

Для особо внимательных - в поляре и видеоряде выкинуты несколько кадров (расчёт выпал в дивергент посредине расчёта), но пара кадров таких осталось, и там вихри скрученные. А ещё тест считался на старой версии (без особых завихрений), ибо новая сетка быстро считается на 2-х более старых версиях, а новую ещё предстоит сложно настраивать.)))

Edited January 14 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

Запустил просчёт уже на новой версии, с большими вихрями, жрёт быстро тоже, но надо выставлять точность сходимости выше - иначе поляра шероховатая. Поэтому стало вдвое дольше считать - но такие вот артефакты уже не от сбоя или дивергента: я давно заметил, что угол атаки -27 градусов всегда вдвое дольше считался, вот визуальная причина - почему:

На соседних углах атаки всё ровно с расчётом, RMS схожи, а у этого проходов больше, RMS выше - и вот такие аномалии))). К вечеру думаю выложить версию уже без пропусков и дивергентов с вихрями покучерявее. А если кому интересно - могу набор исходных flow.vtu расшарить - будете сами во всех режимах видосики глядеть.

 

Это основные возможности сделать анализ профиля и выдать результаты. В будущем, возможно, расчёт вашего профиля и получение этого набора данных станет чутка платным - не за просто же так компы-то гонять!

Edited January 14 by zerganalizer

[zerganalizer 610]

Однако - официальная сертификационная сетка SU2 размером 1.7Мб уже совсем не торт)))

 

Новый WooDDY сходится куда стабильнее и со схожей скоростью, и классные вихри, и потенциал тот же:

И вот почему он лучше - вышла ещё одна версия SU2, 8.4, в-основном багфиксы и подстройка системы расчёта турбуленции 2-го порядка. Расчёт совсем тормознутый и глючный стал - при установке сходимости в 1е-5 легко может внезапно сойтись не туда с RMS на 2 единицы ниже (менее 3-х!), ломая поляры, особенно CMz. Теперь обе последние версии этой фигнёй страдают - на угле атаки около -27 на обоих трансфинитных сетках - сертификационная и от SU2_EDU - преждевременная сходимость мимо.

 

Однако, сетки WoodPecker имеют одну особенность, которая мне особенно нравится: если решение не может сойтись с заданной точностью - цифры будут крутиться с шагом в доли % вокруг, зубами вцепившись в недосягаемый по точности результат. И у сеток этой серии (я рассказывал, с картинками) есть тонкость - их с приличной амплитудой "долбит паралич" (откуда и прозвище), что после такой растряски некоторое время из сетки "вытрясается" результат со внезапно подскочившим RMS_DENSITY. Трансфинитная в подобной ситуации либо преждевременно сходится мимо с аномально низким RMS_DENSITY, либо внезапно вылетает в дивергент. WoodPecker методично вытрясает правильное решение, и расчёт едет дальше. Пока только сетки этой серии не подвержены давно замеченному косяку сходимости версии SU2 8.3 и позволяют с уверенностью в результате вести расчёт в последних глюковатых версиях SU2. Я показывал этот косяк:

 

У WoodPecker на тех же настройках всё строго и ровно, откуда я склонен отказаться от использования трансфинитных сеток в будущих расчётах. К тому же форма поляры CMx у трансфинитных сеток заметно меньше походит на экспериментальные поляры, чем на моих сетках.

 

Однако пока наиболее стабильные результаты (как ни странно) выдаёт довольно устаревшая версия 8.1 с отключенной турбулентностью 2-го порядка: она склонна вытягивать расчёт на более высокий RMS_DENSITY и спокойно ест любые углы атаки быстрее, чем новые версии со включённой турбулентностью 2-го порядка. Все более новые версии всё более склонны отказываться считать большие углы атаки без формул турбулентности 2-го порядка, особенно недавняя 8.4.

 

Отсюда я склонен начать баттлы именно на этой версии и моей сетке WoodPecker последней версии размером 2.6 Мб (в среднем), анализы по ней выглядят шикарно:

 

Попробую отстроить расчёты на максимально широкий диапазон скоростей - и можно будет меряться письками в полный размер - эксперимент на NACA 2412 на угле +8 даёт 108 единиц на 0.25 МАХах, я под них откалибровался - и мой mGAW выдал на любимых +2 градуса 142 единицы. Эти скорости (вроде) не самые его любимые - максимумы где-то на 0.4 МАХА, там он, возможно, и до 200+ единиц достигнет, как в полярах XFLR5...