La maggior parte dello sforzo di uno studio CFD va nella griglia e nel modello; la maggior parte degli errori si commette nelle condizioni al contorno. La ragione è semplice: una griglia scadente si vede, una condizione al contorno sbagliata no. La soluzione converge, esce un'immagine colorata, e il numero è sbagliato [1] [2].
La domanda da porsi
Non chiedetevi che cosa è noto nel sistema; chiedetevi che cosa è imposto.
- Se a muovere il flusso è una pompa o un ventilatore e cercate il punto di funzionamento, non imponete la portata. Se lo fate, avete definito voi la curva della macchina e l'analisi si limita a confermare la vostra ipotesi.
- Se il sistema è mosso da una differenza di pressione fra due serbatoi, imponete la pressione a ingresso e uscita; la portata è il risultato.
- Se modellate una linea la cui portata è stata misurata, portata in ingresso e pressione in uscita è la scelta corretta.
Imporre la pressione a entrambe le estremità significa lasciare la portata al solutore. A volte è proprio ciò che volete; altre volte è il motivo per cui la soluzione non si assesta mai.
Dove sta il contorno conta più del suo tipo
L'uscita va messa dove il flusso si è ristabilito. Un'uscita posta subito a valle di una zona di separazione sopprime il riflusso, corrompe la soluzione a monte, e quella corruzione si propaga nel modello.
Una misura pratica: spostate l'uscita almeno dieci diametri idraulici a valle dell'ultimo disturbo geometrico. Un volume di prolunga a basso costo batte un errore costoso.
Grandezze di turbolenza
Intensità di turbolenza e scala di lunghezza si richiedono in ingresso e di solito si lasciano al valore predefinito. Nei problemi in cui la separazione è decisiva, questi valori cambiano il risultato in modo visibile. Se sono ignoti, eseguite due valori estremi; se la differenza cambia la vostra decisione, è una voce di incertezza e va nella relazione.
Contorni che si confondono
La simmetria afferma che nessun flusso attraversa quella superficie. Non è una parete e non produce attrito. Confondere le due cose corrompe il risultato in silenzio.
Nel flusso esterno, un contorno di campo lontano posto troppo vicino fa sì che il corpo veda il proprio bloccaggio. Tenere il rapporto di bloccaggio (area del corpo / area della sezione) sotto il 5 % è un buon punto di partenza.
Riferimenti
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149