CFD仿真误差从100%走向10%的战略战术

weixin

误差的下降开始很快，后面很难，如何在各个阶段快速突破，在被煎熬死之前完成任务，以下有一点想法。

01、误差100%以上

从启动计算就死，达到能够输出一个结果看到第一个流场彩图。如果要去骗钱，可以展示一二美图，宣告具备了仿真世界难题的能力，“我们取得了首场胜利，解决了有无问题，开始奔向独立仿真设计的美好未来。”在这个时刻最大效益是：做好宣传争取钱、项目、人员、组织机构。当然只有自己知道，连数据应当是正数还是负数还不敢保证，最好快快找个下家脱手吧（好好看看篇首的表，下面的烫山芋让别人享受吧）。

02、误差从100%降低到50%

通过修正错误，算出的结果逐步有点样子，可以给人看了，数据和大家印象中的正确数据在一个量级，上来就批评你的人也开始犹豫了。虽然告诉领导数据结果还不对，领导也会宽容地说，“很快会成功”。这个过程消费的时间与人有关，比较灵活的人可以用几天时间就跨越这个过程。如果战略思想有问题，错误地以为到了马上取得准确数据的时候，在此阶段花费大量时间关注细节如湍流模型、壁面网格、时间步、格式精度等，有可能花费几年的时间。

建议只关注漏项缺项，例如：

  · 与你仿真的现实对比是否有漏项；

  · 与全流场相关的边界条件是否准确；

  · 仿真与试验的外形是否相同（千万不要忘了试验中往往加个支撑杆）；

  · 仿真与试验的上游与下游边界是否基本一致；

  · 仿真最复杂最核心区域的网格是否够密集；

  · 仿真软件是否可以做这一类问题（不要被广告欺骗哦）。

03、误差从50%降低到20%

终于处处看起来合理了，基本现象已经捕捉到，变化规律合乎想象，与试验的差异只集中在复杂区域。这时候听到最多的问答是“可以用了吗？”，“不敢保证结果正确”。“遇到什么困难？”，“遇到了所有的困难”。“还能继续吗？”，“我们会坚持下去”。这个阶段如果消耗时间过长，领导的鼓励就会逐步化为怀疑甚至失望，自己的热情也会化作疲惫。

建议只抓工程问题的重点。例如：

  · 明确工程问题中最重要的数据是什么；

  · 分析对最重要数据影响最大的因素（不要超过3个）；

  · 先用较为少的网格量、低阶模型、较大的时间步等，最快时间了解各个设置对重要数据的影响特点；

  · 对计算结果做机理分析，了解是否符合常识，如果有异常，分析什么设置会产生这种异常（好好发挥想象力）；

  · 集思广益，避免别人已经犯过的错误；

  · 切记遇到问题不到最后不要增加网格、不要采用高级模型、不要减小时间步（因为太浪费时间，时间可关乎领导的脸色、导师的心情、老板的红包） 。

04、误差从20%降低到10%

通过灵活多变的战术和艰苦卓越的付出，终于走到这个阶段的其实不多。很多人都在上个阶段就耗费完了自己的热情和别人的耐心。这时数据终于可以与试验结果放到一起对比了，有时候可以大胆地说数据能用，对软件的了解已经被人佩服，唯一恼火的是仿真结果似是而非。

建议先去问问工程设计真的很在乎最后的这点误差吗？有一次设计员增加了一个凸起物，让我们预估凸起物的阻力系数，做仿真的人员熬了两夜终于给出阻力系数为0.1到0.2，而且一再给我道歉，实在无法降低仿真误差。我可怎么给设计员交差啊，想了想没有告诉设计员有100%的误差，而是问“请问增加0.1的阻力系数对性能影响多大？”，回答“基本没有影响”，于是我坚定地告诉他“阻力系数为0.15”。如果换一个对话方式，“阻力系数误差100%，你们能用吗？”，“玩去！”。有时候流体力学解决不了的问题语文可以解决。

对于工程研究，时间成本可能是最大的成本，这个阶段消耗时间太多，建议快点凑合用吧。要面对残酷的现实，再拖半年数据准确性不会有本质的提升，但是用户的心情会有本质的下降。

这个阶段是从业余走向专业，从不确定走向确定。建议一定忘记我之前说的话，采用大家在高校做理论研究的战术，网格要够密、模型要高级、算法要高阶精度、时间步要小。对于工程复杂仿真问题，误差小于10%，一般会挑战已有算法、模型的能力，需要突破理论水平、提升仿真工具，那就不是我这种衰人所能涉足的了。

向坚持研究湍流模型和高精度算法的人致敬，因为他们要花费我们工程仿真人员永远无法付出的精力，为我们的未来开疆扩土。

05、误差从100%化身5%

我见过一个总结汇报，一个极为复杂的扰流仿真，与试验测量结果对比后得到结论：关键参数的误差小于5%。瞬间我石化了，上帝也不知道如何复现这么复杂的扰流，已经达到了国际梦想水平。原来他们用了黑色秘诀：“对比无关位置的数据”。他们给出了远离扰流的上游和下游的数据。太聪明了！在上游，扰流还没有发生；在下游呢，扰流产生的复杂流动已经掺混成平均流动，没什么可错的。这些位置的数据与试验测量数据对比怎么会有差异？（如果我做这件事，不会太贪心，找一个误差达到15%左右的位置，不至于吓到别人）很多人如果对流动不了解，不知道你仿真中哪里最重要，哪里最复杂，你只要将与试验对比的点从算不准的区域外移一点点，就足以将一个完全不对的算例演化为完美的算例。

来源：陆姐说微信公众号（ID：Lujieshuo2015），作者：陆宏志。

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