"Yakınsamıyor" denince en sık yapılan şey gevşetme katsayılarını düşürmektir. Bazen işe yarar. Çoğu zaman gerçek sebebi gizler ve çözüm yavaşça yanlış bir yere yakınsar. Sıra şöyle olmalıdır.
1. Önce kurulumu şüpheli sayın
Yakınsamayan çözümlerin büyük kısmında hata ayarda değil, girdidedir:
- Sınır koşulu fiziksel olarak tutarsız mı? Giriş ve çıkışın ikisine de debi verilmiş olabilir.
- Çıkışta geri akış var mı? Varsa çözücü orada ne yapacağını bilemez; çıkışı ileri taşımak gerekir. Bkz. sınır koşulu notu.
- Malzeme özellikleri makul mü? Yanlış birimle girilmiş bir viskozite hiçbir ayarla kurtarılmaz.
- Ağda negatif hacimli ya da aşırı çarpık hücre var mı? Tek bir bozuk hücre bütün çözümü durdurabilir.
2. Sonra fiziğin kalıcı olup olmadığını sorun
İzlenen büyüklük düzenli bir genlikle salınıyorsa problem zamana bağlı olabilir ve kalıcı rejim çözücüsü onu hiçbir ayarla yakınsatamaz. Ayırt etme yöntemi yakınsama notunda.
3. Başlangıç koşulunu düzeltin
Sıfırdan başlamak zorunda değilsiniz. Kaba ağda hızlıca alınmış bir çözüm, düşük hızda ya da düşük güçte alınmış bir çözüm, ince ağ için çok iyi bir başlangıçtır. Zor problemlerde yükü kademeli artırmak — debiyi, gücü, dönme hızını basamak basamak yükseltmek — tek başına yeterli olabilir.
4. Ayrıklaştırma mertebesini geçici olarak düşürün
Birinci mertebe şemalar kararlıdır ama sayısal yayılma üretir; sonuç bulanıklaşır. Doğru kullanım şudur: ilk yüzlerce iterasyonu birinci mertebeyle geçip alanı oturtmak, sonra ikinci mertebeye geçip öyle yakınsatmak.
Birinci mertebede bırakılmış bir çözüm yakınsamış görünür ve yanlıştır. Rapora giden her sonuç ikinci mertebe şemayla alınmış olmalıdır.
5. En son gevşetme katsayıları
Buraya kadar geldiyseniz katsayıları düşürmek meşrudur. İki hatırlatma:
- Gevşetme katsayısı yakınsama hızını değiştirir, çözümü değil. Düşük katsayıyla yakınsayan çözümle yüksek katsayıyla yakınsayan çözüm aynı olmalıdır. Farklı çıkıyorsa ikisi de yakınsamamıştır.
- Hepsini birden düşürmeyin. Hangi denklemin artığı takılıyorsa önce onun katsayısına dokunun; basınç ve momentum arasındaki denge bozulursa yakınsama daha da yavaşlar.
Rapora ne yazılmalı
Kullanılan ayrıklaştırma mertebesi, basınç-hız eşleme yöntemi ve nihai çözümün hangi ayarlarla alındığı. Bu üç satır olmadan, sonucun tekrarlanabilirliği yoktur.
Kaynaklar
- 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
- Celik, I. B., Ghia, U., Roache, P. J., Freitas, C. J., Coleman, H. & Raad, P. E. (2008). Procedure for estimation and reporting of uncertainty due to discretization in CFD applications. Journal of Fluids Engineering, 130(7), 078001. DOI: 10.1115/1.2960953