流动模拟中的时变效应通过特定的时间尺度来定义,该时间尺度定义了所使用的时间步的上限。 对于有意义的模拟,时间步应选择为该尺度的十分之一或更短。 在非稳态计算中,网格密度的大小与时间分辨率相关。 在这里,CFL 系数 (Courant-Friedrichs-Lewy) 起着核心作用。 出于效率的原因,它选择的越大,但在显式方法中不能超过 1:
这里:
- xmin = 局部流向单元尺寸
- Δt = 时间步
- umax = 局部加速度
网格越精细,则需要的时间步越小,即使在稳态解或时间步长较大的情况下,迭代收敛的次数也越多。 为了验证解的稳定性,需要使用经过修改的(通常是减少的)时间步长进行额外的计算。
在具有较大时间步(伪时间步)的准稳态 RANS 计算中,存在捕捉到流型中接近转折点的状态而不是平均值的风险。 图 6.6 说明了这样的情况,其中稳态解代表脉动流的转折点而不是平均值。 本期杂志突出显示需要谨慎选择时间步长和网格分辨率,以及对结果进行严格的解释。