1.5.2.3 Работа в CFD-системе. Проведение расчета.

Этап проведения расчёта.

Запуск расчёта, как правило, автоматизирован и заключается в нажатии одной кнопки, после чего вычислительная машина выполняет операции и выдаёт результаты в виде набора чисел.

Мониторинг расчёта — ключевая задача.

Несмотря на автоматизацию, этот этап требует обязательного участия инженера, что называется этапом мониторинга расчёта.

Основная задача инженера — отслеживание физичности значений выбранных заранее контрольных параметров, характеризующих моделируемое течение. Физичность подразумевает соответствие расчётных значений имеющейся предварительной информации (например, аналитическим формулам или прикидочным оценкам).

Выбор контрольных параметров.

• В качестве контрольных параметров предпочтительно выбирать средние интегральные характеристики потока (например, в сечениях на входе или выходе) вместо локальных значений. Средние интегральные характеристики лучше поддаются интерпретации и сравнению с результатами экспериментов.
• Для задачи течения через трубу удобно выбрать среднее давление на входе (перепад давления на всём участке) и среднюю скорость потока или расход на выходе из трубы. Рекомендуется следить за параметрами, характеризующими течение в целом, а не только в конкретных выделенных частях расчётной области.

 

Установление стационарного режима.

При решении стационарных задач важно отслеживать изменение контрольных параметров для установления факта выхода расчёта на стационарный режим.

• Выход на стационарный режим должен сопровождаться выходом графиков изменения значений контрольных параметров на некоторое плато без дальнейших заметных изменений их величины.
• Необходимо дождаться схождения решения; остановка расчёта до достижения плато приведёт к некорректному решению.

Контроль физичности и устойчивости.

• Появление нефизичных колебаний или скачков на графиках контрольных параметров может указывать на проблемы, например, на потерю устойчивости процесса численного решения.
• Потеря устойчивости часто является индикатором некорректной постановки задачи. В таких случаях рекомендуется немедленно остановить расчёт и искать ошибку либо в исходной постановке, либо в настройках проекта в CFD-системе.

Проверка консервативности.

Мониторинг величины расхода на выходе из расчётной области (когда расход на входе известен) позволяет убедиться, что применяемая расчётная методика является консервативной.

• Консервативность означает точное выполнение законов сохранения массы, импульса и энергии по результатам численного решения.
• В данном случае это означает, что количество нефти, втекающей в трубу, должно точно равняться количеству нефти, вытекающей из неё (точное равенство расходов на входе и выходе).
• Консервативность — обязательное свойство численного метода; если метод неконсервативен, его не следует применять.

Завершение этапа.

Постоянный мониторинг позволяет вовремя выявить возможные проблемы в постановке задачи, настройках или недостатки численного метода.

После того как достигнуто стационарное решение и подтверждена его физичность и консервативность, расчёт можно останавливать и переходить к этапу постпроцессинга.