基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法

冯静安，唐小琦，王卫兵，应锐，张亭

（1石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832003；2华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074）

基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法

冯静安1,2，唐小琦2，王卫兵1*，应锐1，张亭1

（1石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832003；2华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074）

数值模拟的可靠性验证是判断数值模拟可信度的重要方面。本文以水力旋流器一般研究中的纯水相仿真和多相流仿真为例，对数值模拟中的可靠性验证方法进行研究，探究Gambit下网格模型划分、网格质量检验方法、Fluent仿真方法、仿真中的边界条件设置方法、相关参数计算方法，并以此为基础对数值模拟可靠性验证中的网格无关性与时间独立性检验方法进行研究，分析了网格数量与时间步长对水力旋流器压力、速度、流量模拟结果的影响特性，探讨了网格数量与时间步长的确定方法。研究结果表明：以60 mm水力旋流器为例，网格数量不应低于15万；流量的计算较压力、速度的计算对时间步长具有更高的要求，一般精度要求下，计算压力、速度，时间步长不宜低于0.005 s，对于流量计算及压力、速度的高精度计算，时间步长不宜低于0.0001 s。

CFD；数值模拟；可靠性验证；网格质量；网格无关性；时间独立性；水力旋流器

随着计算机技术的发展，数值模拟方法的应用日趋广泛[1-4]。数值模拟能够求解理论分析无法求解的复杂流体力学方程，较实验方法的经济性好、适用性强，但数值模拟作为一种近似求解方法，其准确度受多方面因素影响，数值模拟的有效性还没有形成统一的判定标准[5-6]。……