Imbalance T-energy

[welcome 0]

Здравствуйте. Решалась задача о нагреве на открытом воздухе конструкции, состоящей из цилиндрического нагревателя, вмонтированного в алюминиевую трубу, в стационарной постановке. Сходимость задачи по всем параметрам спустя 150 итераций не превысила 1е-5, однако значение imbalance T-energy для домена «алюминиевая труба» составило 50 %, что является неудовлетворительным результатом (остальные дисбалансы не превышали 0.1 %).

При попытке разобраться в проблеме, труба и нагреватель были объединены в единый домен (т.е. интерфейс solid-solid был ликвидирован). В данном случае задача решилась корректно, значение дисбалансов для каждого из доменов не превысили 0.1 %.

Собственно вопрос: какова вероятность, что ошибка именно в неправильном использовании интерфейсов? Какие условия/требования нужно выполнить, чтобы корректно смоделировать интерфейс? Какие причины также могли привести к данной ошибке?

Спасибо.

[dmiantosha 11]

Сделайте так, чтобы сетки двух доменов на границы интерфесов совпадали узел в узел, может это поможет.

[welcome 0]

Сделайте так, чтобы сетки двух доменов на границы интерфесов совпадали узел в узел, может это поможет.

Сетка построена именно таким образом.

[Расчетчик 0]

Возможно результат, который Вы получили связан не с ошибками интерфейсов, а спецификой вычисления имбалансов.

В многодомаенной стационарной задаче вычисление имбаланса для домена, если мне не изменяет память, ведется следующим образом:

1) вычисляются тепловые потоки на границах

2) имеющие один знак (+ или -) складываются, таким образом получаются полные выходящие и выходящие потоки для домена. При этом поверхностные и объемные источники интерпретируются как границы и тоже учавствуют в балансе.

3) Находиться разность модулей двух полученных величин и делиться (могу ошибаться) на минимальное из этих двух чисел и умнажается на 100 %.

Представим например, что в задаче есть домен с одной границей и без и источников.

В этом случае по закону сохранения тепловых потоков получаем, что тепловой поток по этой границе должен равняться 0, так как теплообмен с другими доменами происходит полностью по одной границе и все тепло, что входит через границу через нее же и выходит.

Следовательно все указанные числа которые учавствуют в имбалансе при наличии сходимости к точному решению должны быть равны и равны 0, с точностью до численного шума в задаче. И при вычислении имбаланса происходит деление на 0 на 0, что вообще говоря неопределенность и при наличии численного шума может приводить к очен разным результатам, вплоть до 100 % имбаланса.

В этом случае лучьше создать хотя бы два интерфейса, причем так, что бы заранее получить на них тепловые потоки отличные от 0.

Я думаю, что такая ситуация возможно не только с одной кграницей но и снесколькими со специфическими сочетаниями ГУ (малый теплосъем, т.е. ГУ близкие к аддиабатическим или сочетания с аддиабатическими ГУ). В этом случае удвоенная точность должна поправить графики невязок (случай малого теплосъема), но врят ли уточнить сами значения температур. В случае наличия одного интерфейса напимер и одного аддиабатического ГУ дмуаю, что надо опять таки поступать как и в случае одной границы домена в виде поверхности интерфейса.

Я так же в своих задачах натыкался на то, что в CFX 11 на 100% согласованных сетках работает более хорошо GGI интерфейс, нежели 1:1. Я натыкался в на это когда в интерфейсах стыкуются:

1) разнородные по форме элементы, в моем случае призмы по боковой поверхности с гексаэдром, причем призма была качества 0.3 по меркам ICEM CFD, т.е. не самая лучьшая.

2) стык гексаэдров с качеством от 0.6 на неструктурированных сетках, но все же согласованных.

Кроме того хочу сказать, что в хелп CFX 11 написанно, что GGI интерфейс реализован симметричным физически (кажется так возможно путаю термин), т.е. не приводит к нефизичным результатам когда тыкуются два материала с существенно различными теплопроводностями, в отличие от интерфейса 1:1. По этому интерфейсы, создаваемые в CFX по умолчанию (default interface) считаются всегда только с использованием алгоритма GGI и в хелпе для прочих интерфейсов рекомендуют тоже использовать GGI алгоритм.

Если я что то сказал не точно по поводу хелп на GGI интерфейсы в CFX 11 коллеги поправьте меня пожалуйста.

В Вашем случае можно еще отвлекаясь от балансов посравнивать решения с интерфейсом и без него.

Полезно смотреть кроме графиков имбалансов еще и выдачу в out-файл, там для каждого домена расписанны величины тепловых потоков по границам и сам имбаланс.

Возможно проблема обусловлена более банальной причиной: отсутсвие достаточного сеточного разрешения в задаче в местах высоких градиентов температру особенно в местах стыков аллюминия с материалом с сильно отличающимся коэффициентом теплопроводности. Стоит так же помнить, что решение задачи с наличием тепловыделения всегда нелинейно, даже в случае охлаждения бесконечных стержней и пластин носит квадратичный характер и еще более усложняется при наличии зависимости свойств материала от температуры.