Масштабирование

Многие моделируемые области могут быть большими в одном направления по сравнению с другими. Это может создавать необоснованно большие вычислительные трудности, которые могут оказаться неразрешимыми.

Масштабирование процесса идеально переводит уравнения Навье-Стокса к безразмерной форме. В этом случае, введите характерную дину, d, и характерную скорость, , Для течение в круглой трубе, d часто является ее диаметром, а — средняя скорость. В этом случае определите безразмерные переменные в соответствии с:

где — означает давление отсчета. Уравнения количества движения в безразмерном виде принимают вид

где дифференциальные операторы также выражаются в безразмерном виде. Это означает, что граничные условия геометрия области должны быть также определены в безразмерном виде. Обратные величины выражений в квадратных скобках представляют число Рейнольдса и Фруда соответственно.

Приложение Incompressible Navier-Stokes также поставляется со специальными типами элементов. Они включают несплошной элемент (shdisc) и пузырьковый элемент (shbuble). Сводку этих элементов см. в главе Реализация классов приложений в подразделе Несжимаемые уравнения Навье-Стокса.

Чтобы решать большие модели более эффективно, используйте многосеточный решатель, см раздел «Параметры многосеточного решателя» на стр.. в Руководстве по Моделированию в модуле Multiphysics. Навигатор моделей содержит в своем дереве также специальную точку входа Steady-state analysis with multigrid в ветви Incompressible Navier-Stokes. Эта точка входа доступна в режиме 3D и устанавливает параметры решателя для решения больших моделей с многослойной сеткой.

Уравнения Навье-Стокса описывают не только все типы ньтоновских несжимаемых течений, но теоретически могут также описывать турбулентное течение. Однако моделирование турбулентного потока с помощью уравнений Навье-Стокса непрактично в большинстве инженерных приложений, поскольку разрешения очень маленьких вихрей. К тому же, течение не может быть названо стационарным, поскольку вихри в потоке движутся случайным образом.

Эти типы нестационарных моделей очень требовательны к количеству вычислительных операций и требуют много памяти, и они слишком велики для большинства компьютеров. Поэтому для моделирования турбулентного потока необходимо использовать упрощенные модели. Одним из таких приближений является k –e модель турбулентности, доступная в этом модуле.