Ich weiß, dass inkompressible und kompressible Strömungslöser speziell entwickelt wurden, um verschiedene Arten von Problemen mit unterschiedlichen Fluideigenschaften / Strömungsbedingungen zu lösen. Zu den Vorteilen der Verwendung inkompressibler Durchflusslöser zur Modellierung von Problemen mit inkompressiblen Flüssigkeiten gehört eindeutig, dass die Energiegleichung vernachlässigt werden kann, wodurch die Anzahl der zu lösenden Variablen und Gleichungen verringert wird.
Ich bin jedoch gespannt auf die Genauigkeit kompressibler Durchflusslöser im Grenzbereich, da die Fluideigenschaften und Durchflussbedingungen dazu neigen, inkompressibel zu sein. Neigen kompressible Durchflusslöser dazu, zu versagen, wenn die zu modellierende Flüssigkeit / Strömung immer inkompressibler wird? Oder funktionieren kompressible Durchflusslöser unabhängig von der Kompressibilität der Flüssigkeit / des Durchflusses gleich gut?
Mir ist klar, dass diese Frage etwas weit gefasst ist und sehr wohl von den Merkmalen des zu modellierenden Problems abhängen kann. Wenn dies der Fall ist, helfen Sie mir bitte zu verstehen, welche Faktoren ich berücksichtigen muss, wenn ich die Anwendbarkeit der Verwendung eines kompressiblen Durchflusslösers bestimmen möchte, wenn andernfalls ein inkompressibler Durchflusslöser ausreichen würde.
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Antworten:
Die komprimierbaren Gleichungen sind hyperbolischer Natur, dh sie haben eine endliche Schallgeschwindigkeit. In der Praxis bedeutet dies, dass Sie einen Zeitschritt ausführen müssen, der proportional zu etwa der Maschengröße geteilt durch die Schallgeschwindigkeit ist. (Dies ist im Wesentlichen die CFL-Bedingung, die Sie für die Stabilität bei Verwendung expliziter Löser und für die Genauigkeit bei Verwendung impliziter Löser erfüllen müssen.)
Wenn Sie dagegen an die inkompressible Grenze gehen, bedeutet dies, dass die Schallgeschwindigkeit unendlich ist. Mit den üblichen hyperbolischen Lösern bedeutet dies, dass Sie den Zeitschritt auf Null gehen lassen müssen - dh Sie werden in Ihren Simulationen keine großen Fortschritte machen. Folglich sind komprimierbare Löser für inkompressible Probleme schlecht geeignet, und wenn sie für solche Probleme verwendet werden, behandeln sie sie fast immer als leicht komprimierbare Probleme.
Anders ausgedrückt, es gibt grundlegende Unterschiede zwischen den komprimierbaren und inkompressiblen Gleichungen, obwohl eine die Grenze der anderen ist. Dies impliziert, dass man gut beraten ist, verschiedene Codes zu verwenden, die auf diese Unterschiede zugeschnitten sind.
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Die Inkompressibilitätsannahme ist eine Annäherung. Somit sind kompressible Durchflusslöser - die diese Näherung nicht verwenden - genauer, aber auch teurer. Ein komprimierbarer Löser gibt Ihnen eine perfekte Antwort, wenn er auf ein "inkompressibles" Problem angewendet wird (dh eines, bei dem die Komprimierbarkeit keine wesentliche Rolle spielt). Es wird nur lächerlich lange dauern.
Die gleiche Antwort gilt für jedes Modellpaar, bei dem eines eine kostengünstigere Annäherung an das andere darstellt.
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Die kurze Antwort lautet: Ja.
Nun zur langen Antwort.
Wie die anderen Antworten zeigen, ist dies definitiv möglich, aber Sie müssten Ihren Zeitschritt entsprechend anpassen, wodurch Ihre Simulation im Vergleich zu einem inkompressiblen Löser extrem langsam ist.
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