二次流 — 网格产生的伪涡与评估面的选择
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网格产生的伪涡
二次流分析中会出现由网格导致的伪涡结构吗？
有的。特别需要注意以下情况。
1. 端壁O-grid结合部：TurboGrid的O-grid与主流H-grid的接合面网格非正交性高时，会产生伪涡
2. 跨度方向网格过粗：通道涡大小相对单元数不足时，涡会分裂或消失
3. 混合面直后：周方向信息平均化后会重新形成伪涡结构
确认方法：在2个或更多网格水平上确认涡结构定性不变。
损失的评估面
二次流损失评估截面应设置在哪里？
标准做法是在叶片列出口下游翼弦长度的0.5～1.0倍距离处设置。过近时尾流未充分发展，过远时混合损失与二次流损失难以分离。
损失分离方法
能否将叶面损失和二次流损失分离？
古典方法是将跨度中央的叶面损失视为2D损失，总损失与其差值为二次流损失。CFD中使用熵生成率体积积分的方法更准确。
| 损失成分 | 评估方法 |
|---|---|
| 叶面边界层损失 | 叶面附近的熵生成积分 |
| 端壁损失 | 端壁附近的熵生成积分 |
| 叶顶泄漏损失 | 叶顶间隙区域的熵生成积分 |
| 混合损失 | 叶片列出口后的熵生成积分 |
进行这种分离后，可以清楚地看到改善余地在哪里。
正是如此。损失分离是确定优化方向的重要指标。如果端壁损失占主导，就进行端壁轮廓设计；如果叶顶泄漏占主导，就采用尖端小翼，这样设计改进的优先级就确定了。
二次流CFD可视化中涡看不见——Q准则与λ₂准则的选择和阈值
涡轮机械CFD中"涡结构可视化后看不到二次流涡"问题多源于阈值设置错误。涡可视化通常采用Q准则（Q>0区域）或λ₂准则（λ₂<0区域），但阈值选择困难。Q准则设置过大时只显示强主涡，弱的二次流涡消失；设置过小时剪切层也被着色，数据混乱。推荐步骤：①求全域Q值的最大值Qmax，②在0.01×Qmax～0.1×Qmax范围内调整阈值动态确认。使用ParaView的isovolume功能和动画扫描阈值可以理解涡强度分布。此外，涡轴线表示用的Vortex Core Filter对定量评估很有用。
二次流 — 网格产生的伪涡与评估面的选择的CAE实务质量检查
二次流 — 网格产生的伪涡与评估面的选择不是单一公式，而应作为流体分析中的工程模型处理。要获得可信结果，需将支配物理、材料值、边界条件、离散化、求解器设置、后处理准则连成一条链。使用前请明确哪些量是输入、哪些量是计算结果、哪些量是诊断指标。
模型化检查清单
- 用途明确化： 确定二次流 — 网格产生的伪涡与评估面的选择是用于概算、详细设计、故障调查还是其他分析验证。
- 单位统一： 内部计算采用SI单位，记录荷载、形状、材料常数、时间·频率标度的换算。
- 假设明文化： 确认线性性、定常/非定常、小变形、连续体近似、对称条件、理想边界条件的成立范围。
- 基准解比较： 与手工计算、极限情况、网格收敛或独立求解器结果对照后再采用。
验证时的观察指标
| 确认项目 | 观察内容 | 应警惕的迹象 |
|---|---|---|
| 输入条件 | 形状、材料、荷载、约束是否与目标流体分析问题一致。 | 图形看似合理，但数值量级或单位不符。 |
| 数值设置 | 网格、时间步、收敛容差、求解器设置是否对二次流故障排查充分。 | 略微改变设置，结果就显著变化。 |
| 物理适用范围 | 所用理论对应力、温度、速度、频率范围内是否有效。 | 模型假设超出条件范围进行了外推。 |
实务中应将输入表、模型文件、结果图、审查意见用同一单位保存。这样二次流 — 网格产生的伪涡与评估面的选择的计算依据就可追溯，避免把页面作为黑箱答案使用的风险。
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