压力修正法 — CAE术语解说
压力修正法
SIMPLE系算法的核心
我听说非压缩性流动中没有压力方程,压力修正法究竟在做什么?
对于非压缩性流动,连续方程式(div u = 0)起到压力方程的作用。SIMPLE等压力修正法是将估计的速度场不满足连续方程式的残差转换为"压力修正",同时修正速度和压力的迭代求解方案。通过重复这个过程直到压力和速度收敛。
压力修正方程是如何推导的?
将速度修正量与压力修正量的关系式(包括Rhie-Chow插值)代入连续方程式,可以导出Poisson方程型的压力修正方程。解这个方程得到压力修正量,然后更新速度和压力。OpenFOAM中的pCorrEqn就是这种实现。
收敛性和精度管理
Rhie-Chow插值与压力修正法有关系吗?
关系密切。在配置网格(速度和压力定义在同一节点)中,压力和速度会发生分离,产生棋盘式的压力振荡。Rhie-Chow插值通过对界面速度的压力梯度项进行修正来防止这种情况,在现代压力基CFD代码中是必不可少的技术。
非定常分析中压力修正法有何变化?
PISO在一个时间步内多次(通常2~3次)重复SIMPLE的压力修正循环,以确保非定常精度。PIMPLE在此基础上增加了SIMPLE的外循环,使得即使Courant数较大也能稳定求解。在OpenFOAM进行非定常CFD时,"PIMPLE, nOuterCorrectors"设置的出现就是这个原因。
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