CFD仿真誤差從100%走向10%的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)

誤差的下降開始很快后面很難,如何在各個(gè)階段快速突破,在被煎熬死之前完成任務(wù),以下有一點(diǎn)想法。

一、誤差100%以上

從啟動計(jì)算就死,達(dá)到能夠輸出一個(gè)結(jié)果看到第一個(gè)流場彩圖。如果要去騙錢,可以展示一二美圖,宣告具備了仿真世界難題的能力,“我們?nèi)〉昧耸讏鰟倮?解決了有無問題,開始奔向獨(dú)立仿真設(shè)計(jì)的美好未來?！痹谶@個(gè)時(shí)刻最大效益是:做好宣傳爭取錢、項(xiàng)目、人員、組織機(jī)構(gòu)。當(dāng)然只有自己知道,連數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)是正數(shù)還是負(fù)數(shù)還不敢保證,最好快快找個(gè)下家脫手吧(好好看看篇首的表,下面的燙山芋讓別人享受吧)。

二、誤差從100%降低到50%

通過修正錯(cuò)誤,算出的結(jié)果逐步有點(diǎn)樣子,可以給人看了,數(shù)據(jù)和大家印象中的正確數(shù)據(jù)在一個(gè)量級,上來就批評你的人也開始猶豫了。雖然告訴領(lǐng)導(dǎo)數(shù)據(jù)結(jié)果還不對,領(lǐng)導(dǎo)也會寬容地說,“很快會成功”。這個(gè)過程消費(fèi)的時(shí)間與人有關(guān),比較靈活的人可以用幾天時(shí)間就跨越這個(gè)過程。如果戰(zhàn)略思想有問題,錯(cuò)誤地以為到了馬上取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的時(shí)候,在此階段花費(fèi)大量時(shí)間關(guān)注細(xì)節(jié)如湍流模型、壁面網(wǎng)格、時(shí)間步、格式精度等,有可能花費(fèi)幾年的時(shí)間。

建議只關(guān)注漏項(xiàng)缺項(xiàng),例如:

1.與你仿真的現(xiàn)實(shí)對比是否有漏項(xiàng)

2.與全流場相關(guān)的邊界條件是否準(zhǔn)確

3.仿真與試驗(yàn)的外形是否相同(千萬不要忘了試驗(yàn)中往往加個(gè)支撐桿)

4.仿真與試驗(yàn)的上游與下游邊界是否基本一致

5.仿真最復(fù)雜最核心區(qū)域的網(wǎng)格是否夠密集

6.仿真軟件是否可以做這一類問題(不要被廣告欺騙哦)

三、誤差從50%降低到20%

終于處處看起來合理了,基本現(xiàn)象已經(jīng)捕捉到,變化規(guī)律合乎想象,與試驗(yàn)的差異只集中在復(fù)雜區(qū)域。這時(shí)候聽到最多的問答是“可以用了嗎?”,“不敢保證結(jié)果正確”?！坝龅绞裁蠢щy?”,“遇到了所有的困難”?！斑€能繼續(xù)嗎?”,“我們會堅(jiān)持下去”。這個(gè)階段如果消耗時(shí)間過長,領(lǐng)導(dǎo)的鼓勵(lì)就會逐步化為懷疑甚至失望,自己的熱情也會化作疲憊。

建議只抓工程問題的重點(diǎn)。例如:

1. 明確工程問題中最重要的數(shù)據(jù)是什么

2.分析對最重要數(shù)據(jù)影響最大的因素(不要超過3個(gè))

3.先用較為少的網(wǎng)格量、低階模型、較大的時(shí)間步等,最快時(shí)間了解各個(gè)設(shè)置對重要數(shù)據(jù)的影響特點(diǎn)

4.對計(jì)算結(jié)果做機(jī)理分析,了解是否符合常識,如果有異常,分析什么設(shè)置會產(chǎn)生這種異常(好好發(fā)揮想象力)

5.集思廣益,避免別人已經(jīng)犯過的錯(cuò)誤

6.切記遇到問題不到最后不要增加網(wǎng)格、不要采用高級模型、不要減小時(shí)間步(因?yàn)樘速M(fèi)時(shí)間,時(shí)間可關(guān)乎領(lǐng)導(dǎo)的臉色、導(dǎo)師的心情、老板的紅包)

四、誤差從20%降低到10%

通過靈活多變的戰(zhàn)術(shù)和艱苦卓越的付出,終于走到階段的其實(shí)不多。很多人都在上個(gè)階段就耗費(fèi)完了自己的熱情和別人的耐心。這時(shí)數(shù)據(jù)終于可以與試驗(yàn)結(jié)果放到一起對比了,有時(shí)候可以大膽地說數(shù)據(jù)能用,對軟件的了解已經(jīng)被人佩服,唯一惱火的是仿真結(jié)果似是而非。

建議先去問問工程設(shè)計(jì)真的很在乎最后的這點(diǎn)誤差嗎?有一次設(shè)計(jì)員增加了一個(gè)凸起物,讓我們預(yù)估凸起物的阻力系數(shù),做仿真的人員熬了兩夜終于給出阻力系數(shù)為0.1到0.2,而且一再給我道歉,實(shí)在無法降低仿真誤差。我可怎么給設(shè)計(jì)員交差啊,想了想沒有告訴設(shè)計(jì)員有100%的誤差,而是問“請問增加0.1的阻力系數(shù)對性能影響多大?”,回答“基本沒有影響”,于是我堅(jiān)定地告訴他“阻力系數(shù)為0.15”。如果換一個(gè)對話方式,“阻力系數(shù)誤差100%,你們能用嗎?”,“玩去!”。有時(shí)候流體力學(xué)解決不了的問題語文可以解決。

對于工程研究,時(shí)間成本可能是最大的成本,這個(gè)階段消耗時(shí)間太多,建議快點(diǎn)湊合用吧。要面對殘酷的現(xiàn)實(shí),再拖半年數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不會有本質(zhì)的提升,但是用戶的心情會有本質(zhì)的下降。

這個(gè)階段是從業(yè)余走向?qū)I(yè),從不確定走向確定。建議一定忘記我之前說的話,采用大家在高校做理論研究的戰(zhàn)術(shù),網(wǎng)格要夠密、模型要高級、算法要高階精度、時(shí)間步要小。

對于工程復(fù)雜仿真問題,誤差小于10%,一般會挑戰(zhàn)已有算法、模型的能力,需要突破理論水平、提升仿真工具,那就不是我這種衰人所能涉足的了。

向堅(jiān)持研究湍流模型和高精度算法的人致敬,因?yàn)樗麄円ㄙM(fèi)我們工程仿真人員永遠(yuǎn)無法付出的精力,為我們的未來開疆?dāng)U土。

五、黑色秘訣:一分鐘將誤差從100%化身5%

我見過一個(gè)總結(jié)匯報(bào),一個(gè)極為復(fù)雜的擾流仿真,與試驗(yàn)測量結(jié)果對比后得到結(jié)論:關(guān)鍵參數(shù)的誤差小于5%。瞬間我石化了,上帝也不知道如何復(fù)現(xiàn)這么復(fù)雜的擾流,已經(jīng)達(dá)到了國際夢想水平。原來他們用了黑色秘訣,“對比無關(guān)位置的數(shù)據(jù)”。他們給出了遠(yuǎn)離擾流的上游和下游的數(shù)據(jù)。太聰明了!在上游,擾流還沒有發(fā)生,在下游呢,擾流產(chǎn)生的復(fù)雜流動已經(jīng)摻混成平均流動,沒什么可錯(cuò)的。這些位置的數(shù)據(jù)與試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)對比怎么會有差異?(如果我做這件事,不會太貪心,找一個(gè)誤差達(dá)到15%左右的位置,不至于嚇到別人)很多人如果對流動不了解,不知道你仿真中哪里最重要,哪里最復(fù)雜,你只要將與試驗(yàn)對比的點(diǎn)從算不準(zhǔn)的區(qū)域外移一點(diǎn)點(diǎn),就足以將一個(gè)完全不對的算例演化為完美的算例。