§ 3.Подготовка к численному моделированию

8. Построение расчетной сетки. В окне свойств объекта «Начальная сетка», находящейся во вкладке «X-направление» дерева препроцессора, следует задать число ячеек вдоль направления движения потока (50–200, в зависимости от постановки задачи, рекомендуется согласовать с преподавателем), после чего нажать на кнопку «Равном.» («равномерная сетка»). То же самое следует проделать с сеткой в поперечном направлении, перейдя во вкладку «Y-направление» в том же окне. Следует отметить, что число расчетных ячеек в этом случае может быть меньше, однако поперечный размер самой ячейки с учетом всего поперечного размера области, как правило, должен быть меньше. Во вкладке «Z-направление» никаких действий предпринимать не нужно, поскольку рассматривается двумерная задача.

В случаях, когда требуется сгустить сетку, в некоторых частях расчетной области следует произвести визуализацию расчетной сетки, для чего необходимо нажать соответствующую кнопку в окне свойств сетки . Для добавления дополнительных линий сетки следует выделить в окне свойств соседнюю с добавляемой линию (вертикальную во вкладке «X-направление» или горизонтальную во вкладке «Y-направление»). При этом добавленная линия выделяется красным цветом. После этого следует нажать кнопку «Вставить».

9. Ввод параметров численного расчета осуществляется с помощью вкладки «Шаги» в окне свойств узла дерева препроцессора «Общие параметры». При этом, как правило, параметры адаптации сетки: узел дерева «Адаптация», параметры численного метода ― узел «Параметры метода» ― изменять не требуется.

Основные параметры расчета ― «Макс. шаг» и «CFL» («неявный CFL», расположенный слева от «Макс. шаг») ― определяют выбор программой расчетного шага по времени. CFL ― это т. н. число Куранта; его физический смысл можно трактовать как максимальное число ячеек сетки, которое малый объем жидкости может преодолеть за один шаг по времени. По умолчанию CFL = 1, и в этом случае объем смещается по времени не более чем на одну ячейку. Однако для повышения скорости расчета можно задавать другие значения CFL (по согласованию с преподавателем).

Параметр «Макс. шаг» обладает большим приоритетом, чем CFL, поэтому управлять шагом по времени рекомендуется именно через этот параметр. При выборе шага по времени стоит предварительно оценивать характерное время течения через одну ячейку τ: τ~L/(N·u), где L ― размер области в направлении течения, N — число расчетных ячеек в этом направлении, u — характерная скорость течения. При выбранном расчетном шаге по времени, значительно большем τ (более чем на 2 порядка), точность решения окажется низкой или численное решение задачи не будет соответствовать физическому смыслу: значения искомых величин в разных расчетных точках будут различаться на много порядков (это называется расходящимся решением). С другой стороны, при шаге по времени, существенно меньшим τ, численное решение будет хорошо сходиться к точному (например, аналитическому) решению, однако для его получения потребуется слишком много расчетного времени (что является неоправданным в условиях ограниченности времени занятий).