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Hallo Leute,

vielleicht kann mich mal einer aufklären:
Ich habe eine komplexe Geometrie mit ca. 2 Mio. Zellen (blockstrukturiert). Ich möchte nun die Grenzschicht besser auflösen und einmal die Grenzschichtfunktion mit einem low-Re-Modell vergleichen. Aber: Bei einer Verfeinerung der Netze explodiert mir fast schon die Zellenanzahl.
Nun habe ich mir überlegt ein unstrukturiertes Hex-Netz aufzuziehen, das an den Wänden immer feiner wird, in der Mitte der Ströme aber vergleichsweise grob (ähnlich zu den bekannten tetrahedral meshes wie z.B. im Windkanal, also sowas wie ein pave-scheme an einer seite eine feine knotenverteilung, und nimmt zur mitte hin ab).
Hintergrund ist eben die Zellenanzahl.
Nun frage ich mich, wie Fluent die Werte in den Zellen berechnet. Ich weiss zwar, dass man mittels der Diskretisierungsverfahren über die Zellenfläche mitteln kann, aber wie sieht es mit der skalaren Betrachtung / Berechnung und Übergabe zur nächsten Zelle aus?

In der neuen Fluent-Version wird ja ein neuer Zellentyp eingeführt mit mehreren Zellflächen (Vgl. auch schon Star-CD) und da interessiert mich es eben, ob bei der Diskretisierung evt. die Ergebnisse bezogen auf die Fläche gewichtet werden und ob das evt. auch schon jetzt machbar ist.

In div. Dissertationen / Publikationen sehe ich immer blockstrukturierte Netze, die zwar in einer Ebene immer feiner zur Wand werden, aber nicht in der Längsrichtung. Also man hat nahezu lange "Stäbe", die zwar in Strömungsrichtung fein sind, aber senkrecht dazu sehr lang sind.
Wie beeinflusst nun diese Zellgeometrie meine Ergebnisse, den Numerischen Fehler?

Kann mir hierzu vielleicht jemand helfen?

Vielen Dank im Voraus

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Hallo Kippo,

dass Du mit einem 2 Mio zellen beim Auflösen der Grenzschicht in den laminaren Bereich extreme Probleme erhälst kann ich mir vorstellen.
Prinzipiell gestattet Fluent verschiedene Adaptionen wie Boundary oder y+. Diese haben allerdings immer den Nachteil das aus einer Zelle mehr als zwei entstehen (je nachdem ob Tet oder Hex), d.h. für das Gesamtmodell sicher wenig geeignet sind, da hier die Zellenzahl noch stärker ansteigt.
Prinzipiell ist es kein Problem an der Wand extrem langstreckte Zellen zu realisieren solange es sich sich um Hex-Bereiche handelt.
Wenn Du mit unstruktierten Gittern arbeitest sollltest Du auf jeden Fall dünne Layer mit Prismen oder Hex-Elementen vorsehen. Die Schichthöhe der 1.Zelle solltest Du nach den erforderlichen y+-Wert abschätzen. Beim Auflösen der viskosen Unterschicht als ca. 1. So etwas wäre z.b. mit Tgrid möglich. Das Einhalten der y+_werte ist für viele Grenzschichtberechnungen meist sehr wichtig, da dadruch die Vorgänge in der Grenzschicht überhaupt erst vernünftig abgebildet werden können (z.b. Ablösepunkte), die dann Bereich außerhalb der Grenzschicht stark beeinflussen. Langgestreckte Hex-Zellen können aber unter Umständen auch Probleme machen, wenn es z.B. erforderlich ist, auf diese Grundflächen Pyramiden zu setzen um einen Übergang zu Tet-Gittern zu realisieren.   
Von den neuen Zellentyp habe ich noch nichts gehört. Es ist vergleichsweise schwer allgemeine Ratschläge zur Gittergenerierung zu geben, da es immer auch Geomtrie- und Problemspezifisch ist. Prinzipiell würde ich solange es der Aufwand zuläßt mit blockstukturierten Hex-gittern arbeiten und möglichst Interpolationsstellen (z.B. Interfaces) ermeiden. Da hat man da die besten Chancen das Verfahren 2. Ordnung konvergieren (in Bezug auf der numerische Genauigkeit).
Ich hoffe, Deine Low-Reynolds Rechnung wirft nicht mehr zusätzliche Fragen als sie Antworten liefert... Wenn Du aber z.B. Ablösepunkte an gekrümmten Flächen genau bestimmen mußt, wird Dir wenig anderes übrig bleiben...

Gruss

Ulrich 

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
ulrich_heck@dhcae.de
http://www.dhcae.de

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vielen Dank für die sehr gute Ausführung. Aber wie verhält sich denn meine Brechnung für eine wandnahe Zelle, welche zwar in Strömungsrichtung fein ist, aber in der Querrichtung langgezogen ist. Wie gesagt, diesen Sachverhalt habe ich schon in mehreren Arbeiten gesehen. Angenommen, man hat eine Strömung von einer etwas größeren Zelle, die im vergleich zur Normalströmungsrichtung größer ist. Also einen vergleichsweise hohen geschwindigkeitsanteil auf der "großen" Fläche meines Stabes. Es würde doch auf jeden Fall eine Beeinflussung stattfinden. Obwohl ich davon ausgehe, dass keine Sekundärströmung (bei meinem Problem) auf die langezogene Fläche stattfinden wird, ist es interessant einmal hinzuschauen, wie dies die Berechnung und den möglichen Fehler beeinflussst.

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Nach meiner Einschätzung kommt es weniger auf die Strömungskomponente als auf den lokalen Gradienten der Strömungskomponente an. Wenn Du keine Geschwindigkeitsgradienten in die entsprechende Richtung hast, kann das Gitter grob, bzw. langgestreckt sein. An wandnahen Bereichen ist es relativ klar, wie der Geschwindigkeitsgradient aussieht (i.d. von der Wand v=0 in die Strömung (Normalenrichtung)). Die Auflösung in die anderen Richtungen entlang der Wand hängt dann meist von der Geometrie ab, z.B. ob Änderungen in der Geometrie auftreten (z.B. Stufen, Krümmungen etc.) die i.d.R. ja auch einen Strömungsgradienten in diese Richtung verursachen.
   

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Dr.-Ing. Ulrich Heck
ulrich_heck@dhcae.de
http://www.dhcae.de

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Nur zur Ergänzung bzgl. neuen Zelltypen: Ich habe mal bei Star-CD nachgeschaut: Diese Zellen heißen bei denen Polyhedraeder... sieht aus wie eine Bienenwabe. Auf der letzten Fluenttagung wurde auch dieser Zellentyp einmal gezeigt.

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Habe die beta-Version von Fluent 6.3 (habe ein Freund bei Fluent Frankreich).
Dort kann man Tetra-Netz im Polyhedral-Netz konvertieren.
Aber nur Tetra... (kein Hexcore).
Das ist nur im Fluent (nicht im Gambit) verfügbar.
Vorteil: Zahl von Zellen senkt (besser als Hexcore)

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