Symulacja CFD jest pewnym przybliżeniem rzeczywistych zjawisk fizycznych przepływowych, ale jest ona w stanie dostarczyć bardzo dokładnych rezultatów rzędu 95,0-99,9%. Jednak dokładność wyniku zależy w dużej mierze od umiejętności i doświadczenia osoby wykonującej symulację. Najważniejszymi czynnikami wpływającymi na dokładność wyników symulacji CFD to:
– użycie odpowiedniego modelu matematycznego (np. modelu turbulencji, modelu gazu itd.),
– właściwe zaimplementowanie warunków brzegowych (stała wartość, odpowiedni profil),
– zaimplementowanie właściwych danych materiałowych (gęstość, lepkość, przewodność),
– użycie właściwych ustawień solvera.
– użycie odpowiedniej jakości siatki.
Wpływ siatki na dokładność wyników symulacji CFD jest przedstawiony tutaj na przykładzie analizy aerodynamicznej trójwymiarowej cienkiej płytki o grubości 5mm i średnicy 100mm. Wraz z gęstością siatki rośnie dokładność wyników, ale również czas obliczeń. Optymalnym rozwiązaniem jest zagęszczenie siatki w miejscach gdzie występują największe gradienty prędkości. Zgodnie z badaniami eksperymentalnymi współczynnik oporu aerodynamicznego dla płytki wynosi Cx=1.15. Badania symulacyjne z użyciem różnej gęstości siatek zostały przeprowadzone dla prędkość gazu wynosi 10 m/s, z użyciem modelu turbulencji RNG k-e. Na podstawie rozkładu ciśnienia oraz siły działającej na płytkę został wyznaczony współczynnik oporu aerodynamicznego zgodnie ze wzorem Cx=F/(0,5*p*w*A), gdzie p – gęstość, w – prędkość, A – powierzchnia.
Siatka 1 – 5208 elementów
Płytka wzdłuż średnicy była podzielona czterema elementami siatki obliczeniowej. Jest to zdecydowanie za mało aby dokładnie rozwiązać równanie prędkości. Na obrazku widać poszarpany rozkład prędkości. Siła oporu aerodynamicznego wyniosła Fx=0.599 N, a współczynnik oporu Cx=1.30.
Siatka 2 – 16254 elementów
Płytka wzdłuż średnicy była podzielona sześcioma elementami siatki obliczeniowej. Na obrazku widać poprawę rozkładu prędkości. Siła oporu aerodynamicznego wyniosła Fx=0.564 N, a współczynnik oporu Cx=1.22.
Siatka 3 – 71040 elementów
Płytka wzdłuż średnicy była podzielona dziesięcioma elementami siatki obliczeniowej. Na obrazku widać łagodne przejście z dużych do małych prędkości. Siła oporu aerodynamicznego wyniosła Fx=0.531 N, a współczynnik oporu Cx=1.15.
Wraz z zagęszczeniem siatki wyniki symulacji były coraz dokładniejsze. Dla siatki 3 otrzymano współczynnik oporu taki sam jak dla badań eksperymentalnych, który wyniósł Cx=1.15.
