网格分辨率

CFD建模过程中,网格划分越精细,就越能精确地表达地形特征,减少不必要的精度损失。但高精度网格带来了计算量的指数级扩张。无限精细的分辨率可能对计算精度并不会有显著的提升,但造成的计算成本则会急剧增加。

格林团队采用典型的椭圆余弦山进行网格分辨率的影响分析,如下图所示,采用12.5m与80m分辨率分别进行建模,网格划分后得到的网格化地形与正北方向的风加速因子分别如下图所示:

12.5m和80m网格分辨率的地形、风加速因子

_images/f3285f7d882ac49ce500e8ddbd76de71.png _images/e487dee2ec8de84efdb628b9ed999c15.png _images/d424243dc1b57165ff6046410f2b7815.png _images/73a5b4fcfb924bc8e9b5392cb6b0d81e.png

在该案例中可见,80m分辨率的网格与地形的实际情况已经存在显著差异。为了研究分辨率的影响,采用了7.5、12.5、25、35、50、80六种分辨率分别进行建模研究。在余弦山顶布置19个点,观察其风速随不同分辨率的变化。入口风速为10m/s的情况下,可得下图:

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根据该图可见,在山体周边区域(T2/T19等点位),较大的水平分辨率显著地影响了风速的评估水平,与最精细的评测结果相比,风速由11.6降低到10.4,低估了1.2m/s。而在山顶区域,风速的变化幅度则较小,最中心的9号点位,风速差异为0.4m/s。根据该图的分布,而计算时间长度的合理性判断,建议CFD建模的一般分辨率采用25m及以下。