千万不要想一次把事做好——CFD 算例调试方法

当今的 CFD 的算例头上长角，身上长刺，肚子里都是弯弯道。就是虚拟的自然界，速度跨越了从人体的血液流动到火箭的高超音速，温度跨越了从气体冻得结冰直到气体热得电离成离子，介质跨越了从火山的熔岩到浮在空气中的灰尘，流动现象有激波、有转捩、有火焰、有海水、有一切。拿个机翼只计算阻力、升力的时代上哪去了？凭什么今天要我一次搞定这么多事情。

如果想一次把算例做好，用庞大的网格描述细密的几何形状，加密壁面网格，加密流动重要区域。然后用最多的网格、最高阶的格式、最高级的模型、最小的时间步、最多的迭代步数开始计算。后面的场景很熟悉：计算机累的呜呜作响，残差曲线玩登月，屏幕一直喊救命，“****，error，over，finished”。

我们勤劳勇敢的 CFD 人不睡觉不吃饭也要搞定它，所有能改的都改，所有可以试的都试，无穷的因素产生的错误形式层出不穷，错误的原因却永远是个谜，好比你在南美洲扇蝴蝶翅膀，却要分析如何影响北美洲的风暴。对这种倒霉事，去请各路大仙帮忙，他们只会给你更多的选择，而不是更多的道路。

2. 先做减法后做加法

为什么我们使用成熟的 CFD 软件，已经拥有了仿真复杂算例的工具，还总是算死或算错，而且永远不知道谁使坏。我们太想一次把事情做对，给自己背上了无法承受的包袱。事情所以难是因为太复杂，影响结果的因素太多，看每一个模型都像罪魁祸首，看每个边界条件都是嫌疑人，但是每个计算错误都是他们共同产生的结果，无法找到铁证将始作俑者抓到。

其实解决方法很简单，做减法。你怀疑谁就叫谁出去，如果从此天下太平说明刚才赶出去的就是嫌疑犯，如果还出问题，说明算例里还有嫌疑犯。比如你怀疑湍流模型可能不对，那么取消湍流，计算一个层流甚至无粘的算例，如果结果还是错的，你就要怀疑其他模型了。运气好的减少几个复杂度，就取得合理的结果。见过运气最不好的，一直将算例简单为管道里面的均匀气流，才可以正常运转。

做完减法后的事情很简单，将你需要的各种设置一一叫回来，什么时候发现加上它出问题了，就是嫌疑犯回来的时刻。这就是一次面对 100 个问题和逐一面对各个问题的差异。

3. 先做成本低的影响大的

加密网格和减小时间步，都是消耗成本换成果的事情，一定能拖多后就多后，等大多数问题都解决了，再解决这些老大难。否则你网格很密，时间步很小，算一次费无数时间，最后发现问题还与它无关，你说冤不冤。

比如湍流模型，不管与它是否与结果有重要关系，大家都玩命尝试各种湍流模型。终于摸透了湍流模型，又发现其实湍流不影响结果。建议先评判影响程度，如果有困难，可以用极限状态判断对结果影响的量级，对比湍流和层流两个状态，如果这两个状态之间没有多大差别，你觉得使用哪个湍流模型的问题还值得揪心吗？

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分享于 · 2017.08.27 15:14 · 阅读 · 2610

千万不要想一次把事做好——CFD 算例调试方法

2. 先做减法后做加法

3. 先做成本低的影响大的

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