8.2.6 transitionModelSolver
Flow360에서 지원하는 난류 천이 모델은 테네시 대학교의 James Coder가 만든 Amplification Factor Transport (AFT) 모델(2019b 버전)입니다. 이 모델은 증폭(Amplification) 계수와 간헐(Intermittency) 유동 특성을 고려하기 위해 유동 해석자에 두 가지 추가 방정식을 추가합니다. Ncrit 또는 turbulenceIntensityPercent 중 하나를 사용하여 층류에서 난류로의 천이 위치를 조절할 수 있습니다.
8.2.6.1. absoluteTolerance
절대 허용 오차 (absoluteTolerance)는 정상 유동 해석의 경우에 사용되는 주요 수렴 지표입니다. 모든 잔차 값에 대해 최소 5 order 수준의 값을 수렴 판단 기준으로 사용하는 것을 권장합니다.
절대 허용 오차는 비정상 유동 해석인 경우에도 사용할 수 있지만, Physcial Step이 증가하면서 초기 잔찬 값이 계속 달라지므로 상대적인 허용 오차보다 의미가 적습니다.
8.2.6.2. relativeTolerance
상대적인 허용 오차 (relativeTolerance)는 현재 Pseudo Step의 잔차와 현재 Physical Step 내에서 처음 10개 Pseudo Step 중에서의 최대 잔차의 비율로 정의됩니다.
비정상 유동 해석의 경우, 상대적인 허용 오차는 일반적으로 1e-2 또는 1e-3로 설정됩니다. 비선형 잔차가 사용자가 설정한 Pseudo Step 중에 2 또는 3 order 수준으로 감소하면, 해석자(Solver)는 다음 Physical Step으로 계산을 진행합니다. 상대적인 허용 오차는 정상 유동 해석의 경우에는 무시됩니다.
8.2.6.3. orderOfAccuracy
navierStokesSolver의 orderOfAccuracy에서 권장하는 대로, 비정상 상태(unsteady) 유동장을 초기화할 때 orderOfAccuracy를 1로 설정하여 해석을 수행한 후에 이어서 rderOfAccuracy를 2로 설정 한 후에 해석을 수행할 수 있습니다.
특정 turbulenceModelSolver의 orderOfAccuracy를 조정할 때는 navierStokesSolver도 조정해야 합니다.
8.2.6.4. linearSolverConfig
일반적으로 천이 해석자는 Navier-Stokes 해석자보다 수렴하기 쉽습니다. 따라서 천이 해석자의 maxIterations 값은 일반적으로 ~20으로 설정되며, 이는 NS 해석자의 maxIterations 값보다 작습니다.
그러나 선형 잔차가 잘 감소하지 않는다면, maxIterations 값을 ~50까지 늘리는 것이 도움이 될 수 있습니다. 천이 해석자의 기본 maxIterations 값은 20입니다.
8.2.6.5. updateJacobianFrequency
Navier-Stokes 해석자와 동일하게, updateJacobianFrequency의 기본 값은 4로 설정되어 있습니다. 이는 천이 방정식에 대한 자코비안(Jacobian)이 4개의 Pseudo Step마다 업데이트된다는 것을 나타냅니다.
일부 해석이 원활히 진행되지 않는 경우, updateJacobianFrequency를 4에서 1로 줄여 매 time step마다 업데이트를 할 수 있습니다. 천이 방정식은 Navier-Stokes 방정식보다 계산 비용이 낮기 때문에 이 변경은 해석자의 성능에 큰 영향을 미치지 않습니다.
8.2.6.6. equationEvalFrequency
천이 방정식은 일반적으로 Navier-Stokes 방정식보다 수렴하기 쉽습니다. 따라서 기본적으로 equationEvalFrequency는 4로 설정되어 있으며, 이는 천이 방정식의 Solution이 4개의 Pseudo Step마다 업데이트된다는 것을 의미합니다. 수렴이 어려운 문제의 경우에는 equationEvalFrequency를 4에서 1로 줄일 수 있습니다. 이 변경은 해석자의 성능에 큰 영향을 미치지 않습니다.
8.2.6.7. Ncrit
Ncrit는 임계 증폭 계수(critical amplification factor)입니다. 경계층 천이는 Tollmien-Schlichting 파의 증폭 주파수가 이 값에 도달할 때 시작됩니다.
더 높은 Ncrit 값은 층류에서 난류로의 천이 시작을 지연시킵니다. Flow360에서는 Ncrit 또는 turbulenceIntensityPercent 중 하나만 지정할 수 있습니다. Ncrit 값은 1에서 11 사이의 범위를 가집니다.
8.2.6.8. turbulenceIntensityPercent
turbulenceIntensityPercent는 AFT 천이 모델에서 Ncrit 매개변수를 계산하는 데 사용됩니다.
N_{crit} = -8.43-2.4ln(0.025*tanh(turbulenceIntensityPercent)/2.8).
따라서 turbulenceIntensityPercent의 값이 높을수록 천이가 더 일찍 발생합니다. turbulenceIntensityPercent의 값은 Flow360에서 0.03%에서 2.5% 범위 내에 있습니다.