Мульти-конфигурации в ANSYS CFX: автоматическая инициализация нестационарного расчета.

Большинство физических процессов протекающих в природе являются нестационарными. Нестационарные эффекты могут возникать вследствие роста нестабильности внутри потока или неравновесного начального состояния жидкости. Поэтому для разрешения таких течений необходимо применять нестационарный подход. Но в CFD предпочтительней использовать стационарный подход, так как он позволяет получить достаточную точность при решении многих задач, потребляя меньшее количество вычислительных ресурсов по сравнению с нестационарным подходом.

Современные достижения в области высокопроизводительных вычислений дают возможность инженерам, которые занимаются CFD, моделировать сложные задачи в нестационарной постановке, тем самым повышая точность моделирования.

Обычно перед запуском задачи в нестационарной постановке рекомендуется сначала решить задачу в стационарной постановке и использовать её в качестве начального приближения. Как правило пользователи ANSYS CFX запускают задачи в стационарной и нестационарной постановке по отдельности. Но в ANYS CFX имеется возможность запускать задачи в стационарной и нестационарной постановке одновременно в рамках одной сессии благодаря использованию мульти-конфигурации.

Перед созданием мульти-конфигурации сначала необходимо задать настройки стационарной задачи в пре-процессоре ANSYS CFX как обычно. В дереве проекта стационарный анализ по умолчанию будет иметь название Flow Analysis 1. Далее необходимо нажать на него ПКМ и выбрать Duplicate как показано на нижнем рисунке. 

После выполнения данных действий в дереве проекта появится копия анализа Copy of Flow Analysis 1 идентичная анализу Flow Analysis 1. Переименуйте данные объекты как Steady State и Transient соответственно, нажав ПКМ на каждом из объектов и выбрав Rename. В настройках Analysis Type измените типа анализа на Transient вместо Steady State. Теперь в проекте имеется два типа анализа – стационарный и нестационарный.

Далее необходимо указать в каком порядке будут запускаться конфигурации. Порядок запуска можно настроить через дерево проекта под веткой Simulation Control. Нажмите ПКМ на Configuration и выберите Insert > Configuration и назовите данную конфигурацию Steady. В опциях стационарной конфигурации оставьте все настройки по умолчанию, как показано на нижнем рисунке. 

После этого необходимо создать новую конфигурацию под названием Unsteady. В опциях конфигурации Unsteady, выберите Transient и в настройках Activation Condition выберите End of Configuration и укажите в Configuration Names – Steady как показано на нижнем рисунке. 

Чтобы использовать стационарную задачу в качестве начального приближения, вам необходимо перейти во вкладку Run Definition и поставить галочки напротив Configuration Execution Control и Initial Values Specification. Далее вам необходимо произвести настройки таким образом, чтобы стационарная конфигурация использовалась в качестве начального приближения для нестационарного решения. Необходимые настройки показаны на нижнем рисунке. 

После того как вы запустите решатель CFX, автоматически будет подключена стационарная конфигурация и при завершении стационарного решения автоматически запустится нестационарная.

В заключении хотелось бы добавить, что существует множество других областей применения мульти-конфигураций, такие как:

- Исследование сеточной чувствительности;

- Моделирование ДВС;

- Исследование моделей турбулентности;

- Инициализация задач горения;

- И многое другое…

Оригинал статьи Bill Holmes.