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软件信息

软件名称: CCFD-3.0
发表日期: 2016-12-19
软件描述: CCFDV3.0针对亚跨音速的飞行器绕流等外流流场,基于多块结构网格求解雷诺平均Navier-Stokes方程或Euler方程进行数值模拟,采用多块结构网格,可以针对复杂的真实飞行器外型进行精细模拟。
软件类型:
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软件详述:

 

CCFD V3.0 Users Manual

一 、简介

CCFD V3.0针对亚跨音速的飞行器绕流等外流流场,基于多块结构网格求解雷诺平均Navier-Stokes方程或Euler方程进行数值模拟,采用多块结构网格,包含重叠与搭接技术,可以针对复杂的真实飞行器外型进行精细模拟。

CCFD V3.0 支持cgns格式的网格文件,包含格点坐标信息以及多块连接关系和边界条件,用户可通过网格生成软件ICEM-CFD或Gridgen生成cgns网格,并在导出网格前设定边界条件。程序输出Plot3d和cgns格式的全流场解文件,以及物面信息文件和迭代残差文件,用户可使用后处理软件Tecplot等进行流场显示。

二、输入输出文件

2.1输入文件:

a.  CGNS网格文件 :*.cgns

CCFDV3.0基于多块结构网格进行空间剖分,多块网格之间以点对点进行通量传递,目前以cgns格式作为标准的输入网格文件,包含网格点坐标、边界条件,多块间连接信息等。cgns网格文件通过商业前处理软件(ICEM-CFD、Gridgen等)生成,需在导出文件时设置边界条件,所支持的边界条件类型包括:

远场边界条件 BCFarfield,BCInflow

对称边界条件 BCSymmetryPlane

外插边界条件 BCExtrapolate

管道入流边界条件 BCTunnelInflow

奇异点边界条件BCSymmetryPolar

无粘壁面边界条件 BCWallInviscid

等温粘性壁面边界条件 BCWallViscousIsothermal

粘性壁面边界条件BCWallViscous

超声速入流边界条件 BCInflowSupersonic

绝热粘性壁面边界条件BCWallViscousHeatFlux

 b.  定常算例控制参数文件:parameter.input

  包含流场物理条件、模型几何参数、时间迭代设置、多重网格设置等,通过编辑文本实现。

 c.  多体分离问题控制参数文件:6dof-parameter.dat

  包含运动物体的网格分布、模型参数、外力条件等,通过编辑文本实现。

 

2.2输出文件:

a. 流场迭代信息:output, 在计算过程中实时输出,该文件记录了CCFDV3.0迭代求解过程的详尽信息。

b. 残差文件:resid ,实时输出计算过程中残差、升阻力和力矩系数的收敛情况,并记录每一迭代步所用时间。

c. CGNS格式流场解文件:*.cgns, 将计算的流场解信息写入初始的cgns网格文件。

 d. plot3d格式流场解文件:p3dgrd和p3dsol, 分别记录全流场网格每个格点的坐标以及流场解信息。

 e. 物面信息文件:wallinfo, 记录物面边界第一层和第二层网格的流场解信息。

   f.  续算日志文件:restart, CCFDV3.0中断重启的保存文件,方便下次直接重启程序继续计算。

三、控制参数说明

3.1常规计算部分input.dat

(1)网格参数

         DIM   网格维数

(2)来流条件及模型几何参数:

       MACH     来流马赫数

      ALPHA     攻角

      BETA        侧滑角    (以角度为单位)

      RE            相对雷诺数 (雷诺数/参考长度×10-6)

     TINF         温度 (兰金温度R=(K-273.15)×5/9+32+459.67)

     IALPHA    网格坐标系方向

     IALPHA=1  x轴水平,y轴向上

     IALPHA=0  x轴水平,z轴向上

    SREF    参考面积     CREF    平均气动弦长    BREF    半展长

   XMC /YMC/ZMC    各方向力矩参考点位置

(3)时间推进参数

   CFL       CFL<0 ,定常计算,采用当地时间步长,|CFL|=CFL数;

               CFL>0 ,非定常计算,时间步长dt=CFL

   RESTART   续算设置

               RESTART=0 不续算

               RESTART>0 从中断处开始续算(中断前信息记录到restart文件)

               RESTART<0 从中断处开始续算(不保留中断前信息)

   FLAGTS     时间步长标记  FLAGTS=0 固定时间步长;FLAGTS>0 时间步长隔FLAGTS步增至CFL×FMAX

  FMAX       CFL最大增量

  DYNGRID     动网格标记  DYNGRID=0  固定网格;DYNGRID=1 动网格

 TAUCFL       tao-TS 迭代CFL数(目前尚不支持子迭代)

 NTSTEP     非定常计算的时间步数。定常计算中,NTSTEP=1

 ITA         时间精度控制参数(仅CFL>0时使用)

              ITA=1,一阶时间精度,t-TS方法

              ITA=2,二阶时间精度,t-TS方法

              ITA=-1,一阶时间精度,tao-TS方法

              ITA=-2,二阶时间精度,tao-TS方法(推荐)

 NREST      更新restart文件的迭代间隔步数

 SEQUE      网格放粗次数

(4)粘性相关设置

  ITURB        ITURB = 0 无粘

                    ITURB = 1 层流

                    ITURB = 2 湍流 Baldwin-Lomax湍流模型

ITURB = 3 湍流 Degani-Schiff modification Baldwin-Lomax 湍流模型

ITURB = 4 湍流   Baldwin-Barth 湍流模型

ITURB = 5 湍流   Spalart-Allmaras湍流模型

ITURB = 6 湍流   Wilcox 湍流模型

ITURB = 7 湍流   Menter’s SST湍流模型

ITURB = 8 湍流   Explicit Algebraic Stress Gatski–Speziale 湍流模型

ITURB = 9 湍流   EASM Girimaji in linear formulation 湍流模型

ITURB = 10 湍流  Abid model 湍流模型

ITURB = 11 湍流  EASM Gatski–Speziale Nonlinear 湍流模型

ITURB = 12 湍流  EASM Gatski–Speziale Nonlinear 湍流模型

ITURB = 13 湍流  EASM Girimaji Nonlinear 湍流模型

(5)空间格式参数

LIMITER  通量限制器标记

 LIMITER = 0 无限制器

LIMITER = 1 光滑限制器

LIMITER = 2 min-mod 限制器

LIMITER = 3 smooth 限制器(recommended)

LIMITER = 5 weno3 限制器

LIMITER = 6 weno5 限制器

  FDSFLAG  空间格式选择 FDSFLAG=0  矢通量分裂

                      FDSFLAG=1  通量差分分裂

  SPADIF        SPADIF = –1 迎风格式

SPADIF = 0  Frommes’ 算法

SPADIF = 1  中心格式

SPADIF = 1/3 三阶偏迎风格式 (recommended)

(6)多体分离相关参数

IRIGB       刚体运动标记 IRIGB=1 刚体运动

ICAT        有相对运动的网格分组标记

               网格1~ICAT为第一组,网格ICAT+1~NGRID为第二组

IOVER      重叠网格标记 IOVER=0 非重叠网格;IOVER=1重叠网格

(7)多重网格

SEQFLAG    网格序列标记

             SEQFLAG=1 仅在最密网格层求解

             SEQFLAG>2 从SEQFLAG重粗网格到细网格的迭代(recommended)     

MULTIGRID   多重网格标记

             MULTIGRID=0 不使用多重网格

             MULTIGRID=1 使用多重网格

CONFLAG     嵌套网格标记

             CONFLAG=0 不使用嵌套网格

             CONFLAG=1 使用嵌套网格

ADDITER      ADDITER=0 不使用附加迭代

NCYCLE       多重网格类型标记

  NCYCLE=1  V循环

  NCYCLE=2  W循环

每重迭代的步数,CYCLE1,CYCLE2,CYCLE3…CYCLE* 分别对应多重网格迭代第一重、第二重、第三重、第*重的迭代步数

CYCLEn      第n重的迭代步数,以及残差下降的量级(可选)

例如:Cycle1  50  1.e-2 表示多重网格第一重迭代到50步或者残差下降到第一步的1.e-2时迭代终止

四、运行步骤

Splitter运行:

    使用前处理软件导出的多块结构网格,根据模型的复杂程度,通常在几块到数十块之间,如果需要进行百核以上的并行计算,原始的分块就无法满足要求,因此需要运行网格分块模块splitter,将多块网格进行进一步分区,以适应较大规模的并行计算。

   1. 运行splitter,输入需要分块的cgns格式网格文件;

   2.输入将要运行的核数,屏幕会输出重新划分的块数,并给出新的cgns格式网格文件;

   3. 在input.dat第二行将网格文件名更新。

 

• 建议输入的核数适当大于实际运行的核数,获得更细的网格划分,得到最佳的负载平衡分配。

• 对于多体分离问题,出于计算精度考虑,不建议执行该前处理步骤

 

CCFD 运行:

    1. 将参数文件和网格文件放在指定的文件夹,并确保参数文件input.dat第二行的网格文件名与实际网格文件一致。

    2. 利用作业提交命令提交,需重定向输入参数文件

     Eg: bsub –W 6:00 –a openmpi –n 128 –q x64_blades –e err –o out “mpirun.lsf ./ccfd_mpi ”

计算过程中查看:

   流场迭代信息和残差文件在计算过程中实时输出,可使用linux下的tailf命令:跟踪残差文件resid,获得残差收敛信息以及升阻力、力矩的实时输出;跟踪流场输出文件output,获得计算过程的详细追踪信息。

结果提取及处理:

    1.全机升阻力、力矩系数及升阻比等参数,在resid文件中,根据收敛情况,取残差平稳的最后n步的平均值作为最终结果。

    2.物面的压力、温度、马赫数、摩擦阻力等分布情况,利用物面信息文件printout,分别提取第一层和第二层的信息,在tecplot等后处理软件中显示。

    3.空间流场的云图或流线图,利用plot3d或cgns格式的全流场解文件,在tecplot等后处理软件中提取不同剖面。

 

、反馈渠道

     如在使用过程中遇到问题或有任何改进建议,请联系huxd@sccas.cn 、liangshan@sccas.cn

 

 

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