Flotherm軟件仿真結(jié)果中的極值偏差問(wèn)題討論

 

有時(shí)，仿真軟件用的多了，大家就容易把一些數(shù)值傳熱學(xué)中的原理忘記了，容易產(chǎn)生一些困擾。比如，中國(guó)熱設(shè)計(jì)網(wǎng)QQ群（319322744）有朋友發(fā)現(xiàn)，仿真提示溫度最高560℃，根據(jù)提示的極值坐標(biāo)找到相應(yīng)位置后，發(fā)現(xiàn)最高溫度才387℃。

 

所以，這位朋友用將等溫面的溫度調(diào)到560℃，發(fā)現(xiàn)后處理的窗口沒(méi)有顯示。其實(shí)，這并不是沒(méi)有找到極值的位置，而是極值的顯示有一點(diǎn)偏差。

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)是一個(gè)普遍問(wèn)題，只是有時(shí)，這種偏差比較小而已。今天，Jason就來(lái)跟大家討論一下。

我們知道，數(shù)值模擬是需要講分析對(duì)象做離散化的，也就是說(shuō)，你的模型做的再精巧，在軟件看來(lái)，也是一堆大大小小的豆腐塊，這些豆腐塊我們稱(chēng)之為網(wǎng)格。

每個(gè)網(wǎng)格中，取一個(gè)代表點(diǎn)，點(diǎn)上的溫度、壓力、速度等各個(gè)參量數(shù)值，代表了真?zhèn)€網(wǎng)格的數(shù)值。軟件求解后，得到了各個(gè)代表點(diǎn)的數(shù)值解，當(dāng)然，它們也是離散的。因此，網(wǎng)格與網(wǎng)格之間的數(shù)值也是不連續(xù)的。所以，如果用不同顏色區(qū)分不同數(shù)值的話(huà)，這些上了色的網(wǎng)格更像打亂的魔方。

看起來(lái)很別扭對(duì)不對(duì)？真實(shí)的物理量是連續(xù)的，而數(shù)值解描繪的物理量是離散的。

不用擔(dān)心，FloTHERM軟件的后處理程序，自動(dòng)將這些數(shù)值做了光滑處理——利用插值。所以后處理的云圖顯示設(shè)置中，Fill Type默認(rèn)選項(xiàng)是Interpolated。其中，Cell Fill是軟件實(shí)際計(jì)算的數(shù)值解，也就是上文提到的，魔方型的離散數(shù)值。如果選擇Cell Fill，提示的最高溫度，和顯示的最高溫度會(huì)吻合。

選擇Interpolated，軟件會(huì)根據(jù)相鄰網(wǎng)格數(shù)值，做插值計(jì)算，這樣同一個(gè)網(wǎng)格的參量數(shù)值也就會(huì)有所不同，插值得到的極值和數(shù)值解會(huì)有一點(diǎn)偏差。通常，如果網(wǎng)格劃分的合理，網(wǎng)格之間的數(shù)值跳躍性不到，這種偏差就會(huì)很小。相反，如果網(wǎng)格密度跟參量的梯度不匹配，劃分的太過(guò)粗糙，這種偏差就會(huì)比較大。

數(shù)值傳熱學(xué)中要求網(wǎng)格密度要達(dá)到一定程度，保證數(shù)值解與網(wǎng)格無(wú)關(guān)，做網(wǎng)格無(wú)關(guān)性的驗(yàn)證。但是，估計(jì)好多人都省了這一步吧。

最終，提出問(wèn)題的朋友優(yōu)化了網(wǎng)格，兩個(gè)數(shù)值終于吻合了。

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