Когда останавливать решение в CFX?

Очевидный ответ – когда оно сошлось. Теперь нужно разобраться, что считать признаками сошедшегося решения. Критериями сходимости в ANSYS CFX принято считать: 1) достижение заданного уровня невязок (например, RMS < 10E-5), 2) достижение заданного уровня глобальных небалансов (часто < 0.01), 3)  достижение неизменного (от номера итерации) значения интересующих интегральных величин (кпд, подъемная сила, расход, перепад давления и т.д.).

Настройка остановки решения по первым двум критериям осуществляется простым вводом значений Residual и Conservation Target в окне Solution Control.

Но данные критерии не имеют прямой связи с величиной итерационной ошибки, по ним нельзя понять с какой точностью вычисляется та или иная искомая характеристика.

В настоящее время в ANSYS CFX появился способ останавливать решения, когда интересующая пользователя величина перестала изменяться, а точнее меняется в очень узком диапазоне (меньше допустимой погрешности расчета) на протяжении десятков итераций.

Чтобы применить данный способ, нужно в первую очередь создать монитор в Output Control. Там же подключить опцию Monitor Statistics и выбрать из статистических функций Standard Deviation (стандартное отклонение), задав также количество итераций на котором проводится вычисление функции.  Ниже на рисунке показан пример задания монитора PlateDragForce, который выводит функцию проекции силы аэродинамического сопротивления пластины на ось Х.

Далее в Solver Control нужно активизировать опцию Interrupt Control, создать условие прерывания решения (Interrupt Condition) и ввести логическое выражение. Ниже показан пример задания данного условия. Логическое выражение для нашего примера выглядит так:

probe(Expression Value.Standard Deviation)@PlateDragForce<0.001[N] && aitern>51

Условие прерывания срабатывает если: 1) значение стандартного отклонения монитора PlateDrafForce, для последних 50 итераций будет меньше 0.001[N], 2) и номер текущей итерации больше 51.

При запуске решения в CFX-Solver Manager мы можем вывести вышеупомянутый монитор (рисунок ниже) и качественно оценить когда аэродинамическая сила становится постоянной.

Кроме этого, на графике стандартного отклонения данной силы видно, что решение останавливается при достижении условия прерывания

Таким образом теперь вы можете использовать для остановки решения значение погрешности расчета. На мой взгляд, это удобно для введения в практику однотипных расчетов некоего стандарта (отдела, предприятия, отрасли). Который может звучать, например, так: «Итерационная ошибка при расчете КПД ступени турбомашины (подъемной силы крыла и т.п.) должна быть не более 1% (или 0.1%)». Выполнение такого условия легко добиться описанным выше способом. Между тем остановка решения по некоему принятому уровню невязок (MAX, RMS) не дает пользователю четкого понимания каково значение итерационной ошибки достигнуто в полученном решении. Поэтому критерий останова по невязкам часто берется консервативно, «с запасом». В результате – сотни лишних итераций, дополнительные расходы машинного времени. Теперь всего этого можно избежать, сокращая длительность этапа расчетов или расходуя освободившееся время на исследование большего числа конструктивных вариантов.

Любителям обучающих видеороликов, имеющим доступ к порталу пользователей ANSYS, рекомендую ознакомиться с этим: https://support.ansys.com/AnsysCustomerPortal/en_us/Knowledge%20Resources/Tutorials%20&%20Training%20Materials/Video/Using+Derived+Variables+and+Monitor+Statistics+to+Set+Up+an+Interrupt+Control