Für transiente Analysen sind drei Parameter notwendig: Zeitschrittgröße, Stoppzeit und Anzahl der Inneren Iterationen.
Zeitschrittgröße
Die Zeitschrittgröße wird immer in Sekunden angegeben. Die richtige Wahl des Zeitschritts hängt von der Zeitachse der Analyse ab. Für Strömungsanalysen ohne Bewegung ist die Größe des Zeitschritts ein Bruchteil der mittleren Fließgeschwindigkeit und sollte mindestens ein Zehntel der Zeit betragen, die zum Durchqueren der Länge der Komponente benötigt wird. In vielen Fällen ist ein wesentlich kleinerer Zeitschritt erforderlich, um die Strömung adäquat aufzulösen.
Für Wärmeübertragungsanalysen ohne Bewegung ist die Zeitachse in der Regel viel größer, sodass ein größerer Zeitschritt verwendet werden kann. Der Zeitschritt darf nicht ein Zehntel der erwarteten Aufwärmzeit überschreiten. Für Solarwärmeanalysen kann ein viel größerer Zeitschritt verwendet werden, da die Zeitachse in der Regel einen Tag oder mehr umfasst. Ein Zeitschritt für eine typische Solarwärmeanalyse kann sich im Bereich von 100 Sekunden oder mehr bewegen.
Wenn die intelligente Lösungssteuerung aktiviert ist, berechnet Autodesk® CFD automatisch eine Zeitschrittgröße, die auf dem Konvergenzfortschritt und dem Netz basiert. Diese Zeitschrittgröße ist in der Regel sehr klein, und häufig kann eine größere Schrittgröße effizient genutzt werden (nach dem Deaktivieren der intelligenten Lösungssteuerung).
Weitere Informationen zum Festlegen der Zeitschrittgröße
Bei Rotationsanalysen kann eine Zeitschrittgröße im Bereich von einzelnen Schaufeldurchläufen bis zu vollständigen Drehungen effizient verwendet werden. Für Komponenten mit zahlreichen Schaufeln werden kleinere Zeitschrittgrößen empfohlen, um die Interaktion zwischen den Schaufeln und der umgebenden, sich nicht drehenden Geometrie zu lösen.
Um dies zu vereinfachen, berechnet ein Zeitschrittrechner die Zeitschrittgröße basierend auf einer festgelegten Anzahl von Grad pro Zeitschritt oder der Anzahl von Schaufeln. Öffnen Sie das Dialogfeld durch Klicken auf die Popup-Schaltfläche in der Zeile "Zeitschrittgröße". Diese Option ist nur verfügbar, wenn ein Material des rotierenden Bereichs im Modell vorhanden ist.
Wählen Sie entweder Grad pro Zeitschritt oder die Anzahl der Schaufeln, und geben Sie den entsprechenden Wert ein. Der Zeitschritt wird anhand der Drehzahl berechnet, die als Teil des rotierenden Bereichs angegeben wurde. Wenn Sie die Anzahl der Schaufeln angeben, dann wird die Größe des Zeitschritts mit einem einzelnen Zeitschritt pro Schaufeldurchlauf berechnet.
Wenn das Modell mehrere rotierende Objekte enthält, bildet die höchste Drehzahl die Grundlage für die in diesem Dialogfeld berechnete Zeitschrittgröße.
Beispiel für die transiente Analyse eines rotierenden Bereichs
Die Zeitschrittgröße für Analysen beweglicher Festkörper wird anhand der angegebenen Bewegungsparameter und der Netzgröße berechnet. Beim ersten Öffnen des Dialogfelds "Start" nach dem Zuweisen von Parametern wird die Zeitschrittgröße automatisch berechnet. Wenn die Geschwindigkeiten für Strömung oder Bewegung geändert werden, klicken Sie auf die Schaltfläche, um den vorgegebenen Zeitschritt neu zu berechnen.
Dadurch entsteht kein Konflikt mit der Zeitschrittgröße, die durch die intelligente Lösungssteuerung bestimmt wurde. Es wird vielmehr eine angemessene Zeitschrittgröße für den Start berechnet.
Stoppzeit
Bei transienten Analysen kann die Analyse angehalten werden, wenn eine bestimmte Zeit erreicht wurde, wenn eine bestimmte Anzahl von Zeitschritten durchlaufen wurde oder wenn einer der beiden Zeitpunkte zuerst erreicht wurde.
Geben Sie eine bestimmte Zeit (in Sekunden) in das Feld "Stoppzeit" an, um anzugeben, wann die Lösung angehalten werden soll. Dies ist eine nützliche Methode, um bestimmte transiente Analysen zu beenden, in denen die intelligente Lösungssteuerung aktiviert ist. Ein Beispiel ist die Simulation einer strömungserzeugten Bewegung, da es nicht bekannt ist, wie viele Zeitschritte bis zum Abschluss eines bestimmten Zeitraums erforderlich sind. Wenn es nicht gewünscht ist, die Analyse zu einem bestimmten Zeitpunkt anzuhalten, geben Sie "-1'' in das Feld "Stoppzeit" ein, und achten Sie darauf, die Anzahl der auszuführenden Zeitschritte anzugeben.
Geben Sie die Anzahl der auszuführenden Schritte in das Feld "Auszuführende Zeitschritte" ein. Nach Abschluss der angegebenen Anzahl von Zeitschritten wird die Lösung angehalten. Dies ist die empfohlene Methode für transiente Analysen, deren Zeitschrittgröße sich wahrscheinlich nicht ändert. Wenn die Anzahl der auszuführenden Zeitschritte nicht von Bedeutung ist (nur das Erreichen der Stoppzeit), geben Sie "-1'' als die Anzahl der auszuführenden Zeitschritte ein, und achten Sie darauf, eine Stoppzeit anzugeben.
Wenn sowohl eine Stoppzeit als auch die Anzahl der auszuführenden Zeitschritte angegeben wird, wird die Analyse angehalten, wenn das erste der beiden Kriterien erfüllt wird. Beispiel: Der Benutzer möchte eine transiente Analyse für 3 Sekunden ausführen, aber die Anzahl der Zeitschritte soll 1000 nicht überschreiten. Der Benutzer legt die Stoppzeit auf 3 und die Anzahl der auszuführenden Zeitschritte auf 1000 fest. Wenn 1000 Zeitschritte berechnet wurden, jedoch nur 2.5 Sekunden vergangen sind, wird die Lösung angehalten. Andererseits wird die Lösung angehalten, wenn 3 Sekunden in nur 450 Zeitschritten erreicht wurden.
Innere Iterationen
Steuert die Anzahl der inneren Iterationen für jeden Zeitschritt in einer transienten Analyse.
Da Autodesk® CFD eine implizite Methode für die Diskretisierung der transienten Terme in den zugrunde liegenden Gleichungen verwendet, muss die Berechnung bei jedem Zeitschritt iteriert werden. Diese transiente innere Iteration ähnelt einer globalen stationären Iteration. Die zugrunde liegenden Gleichungen werden bei jeder inneren Iteration so gelöst wie bei jeder globalen Iteration in einer stationären Analyse. Der Unterschied besteht darin, dass weit weniger innere Iterationen in einem transienten Zeitschritt erforderlich sind, da die transienten Gleichungen numerisch sehr viel stabiler sind.
In der Regel reichen 5 bis 10 innere Iterationen pro Zeitschritt für eine transiente Analyse aus. Wenn die Konvergenzüberwachung anzeigt, dass dies nicht genügt (der Konvergenz-Plot wird nicht flach), kann diese Zahl geändert werden. Wenn die Konvergenzüberwachung anzeigt, dass es zu viele innere Iterationen gibt (Kurven sind für mehrere Iterationen flach), können Sie diese Anzahl reduzieren.
Für Bewegungsanalysen (Drehung und beweglicher Festkörper) wird nur eine innere Iteration pro Zeitschritt empfohlen. Es hat sich herausgestellt, dass dies für eine Vielzahl von Bewegungsanalysen gut funktioniert.
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