Flotherm軟件仿真結(jié)果中的極值偏差問題討論

 

有時，仿真軟件用的多了，大家就容易把一些數(shù)值傳熱學(xué)中的原理忘記了，容易產(chǎn)生一些困擾。比如，中國熱設(shè)計網(wǎng)QQ群（319322744）有朋友發(fā)現(xiàn)，仿真提示溫度最高560℃，根據(jù)提示的極值坐標找到相應(yīng)位置后，發(fā)現(xiàn)最高溫度才387℃。

 

所以，這位朋友用將等溫面的溫度調(diào)到560℃，發(fā)現(xiàn)后處理的窗口沒有顯示。其實，這并不是沒有找到極值的位置，而是極值的顯示有一點偏差。

這個問題其實是一個普遍問題，只是有時，這種偏差比較小而已。今天，Jason就來跟大家討論一下。

我們知道，數(shù)值模擬是需要講分析對象做離散化的，也就是說，你的模型做的再精巧，在軟件看來，也是一堆大大小小的豆腐塊，這些豆腐塊我們稱之為網(wǎng)格。

每個網(wǎng)格中，取一個代表點，點上的溫度、壓力、速度等各個參量數(shù)值，代表了真?zhèn)€網(wǎng)格的數(shù)值。軟件求解后，得到了各個代表點的數(shù)值解，當然，它們也是離散的。因此，網(wǎng)格與網(wǎng)格之間的數(shù)值也是不連續(xù)的。所以，如果用不同顏色區(qū)分不同數(shù)值的話，這些上了色的網(wǎng)格更像打亂的魔方。

看起來很別扭對不對？真實的物理量是連續(xù)的，而數(shù)值解描繪的物理量是離散的。

不用擔心，FloTHERM軟件的后處理程序，自動將這些數(shù)值做了光滑處理——利用插值。所以后處理的云圖顯示設(shè)置中，Fill Type默認選項是Interpolated。其中，Cell Fill是軟件實際計算的數(shù)值解，也就是上文提到的，魔方型的離散數(shù)值。如果選擇Cell Fill，提示的最高溫度，和顯示的最高溫度會吻合。

選擇Interpolated，軟件會根據(jù)相鄰網(wǎng)格數(shù)值，做插值計算，這樣同一個網(wǎng)格的參量數(shù)值也就會有所不同，插值得到的極值和數(shù)值解會有一點偏差。通常，如果網(wǎng)格劃分的合理，網(wǎng)格之間的數(shù)值跳躍性不到，這種偏差就會很小。相反，如果網(wǎng)格密度跟參量的梯度不匹配，劃分的太過粗糙，這種偏差就會比較大。

數(shù)值傳熱學(xué)中要求網(wǎng)格密度要達到一定程度，保證數(shù)值解與網(wǎng)格無關(guān)，做網(wǎng)格無關(guān)性的驗證。但是，估計好多人都省了這一步吧。

最終，提出問題的朋友優(yōu)化了網(wǎng)格，兩個數(shù)值終于吻合了。

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