在处理高速空气动力学问题时,采用哪种耦合求解器效果更好?为什么?
高速空气动力学问题也属于可压缩流动的范围,在Fluent中原则上,使用Pressure-based和Density-based求解器都可以。从历史根源上讲,基于压力的求解器以前主要用于不可压缩流动和微可压缩流动,而基于密度的求解器用于高速可压缩流动。现在,两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围流动,但总的来讲,当计算高速可压缩流动时,基于密度的求解器还是比基于压力的求解器更有优势,因此,在使用Fluent计算高速可压缩流动时,从理论上来讲使用Density-based求解器应该会更合适。也许有很多人对于Pressure-based和Density-based求解器的原理的认识还不够深,在此稍微介绍一下:求解Navier-Stokes方程的计算方法根据连续方程的处理方式,可以分为密度法和压力法。不论是密度法还是压力法,速度场都是由动量方程所控制,差别在压力场的确定方法上,密度法是通过连续方程确定密度,再由状态方程换算压力,这一方法多用于可压缩流动,作一定修正后,也可用于低马赫数流动,而这一流动已被看做不可压缩流,但此时精度及鲁棒性都有所降低,对于湍流甚至会失去有效性。密度法的弱点正好是压力法的长处,压力法是通过压力方程或压力修正方程来获得压力场,由于其鲁棒性及有效性,得以广泛使用。该方法原是作为求解不可压缩流动发展起来的,但也可以推广到可压缩流的计算上。这两种方法在求解思路上也有所不同,密度法多用同步求解各变量,而压力法则常为顺序求解各变量。显然顺序求解的一个优势是便于补充方程而无需修改算法程序。
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