GCI 与 CFD 离散不确定度报告

介绍三套系统加密网格、有效加密比、表观收敛阶、Richardson 外推和网格收敛指数 GCI 的使用条件与报告格式。

GCIRichardson外推离散误差网格收敛数值验证专题

GCI 与 CFD 离散不确定度报告

GCI 用系统网格加密结果估计目标量的空间离散不确定度。它依赖渐近收敛和一致网格系列,不能对任意两套网格机械计算。

1. 输入数据

至少需要粗、中、细三套网格的目标量 φ3, φ2, φ1 和代表网格尺度 h3, h2, h1。非均匀网格可用与单元体积和数量相关的有效尺度,但定义要保持一致。

2. 检查收敛行为

先判断结果是单调收敛、振荡收敛还是发散。只有在合理的渐近区间内,表观阶次和 Richardson 外推才有稳定意义。阶次异常时先检查未收敛、网格拓扑变化和后处理位置漂移。

3. GCI 表达

GCI 通常用安全因子、细/中网格相对差异、有效加密比和表观阶次计算。报告百分比时必须说明对应哪两个网格和哪个目标量。

4. 多目标量

压降可能已收敛,而峰值温度或分离位置尚未收敛。对所有关键验收量分别计算或解释,不要用一个 GCI 代表整个流场。

5. 报告最低项

列出网格数、尺度、加密比、目标量、迭代容差、表观阶次、外推值、GCI 和渐近性检查。GCI 只覆盖离散不确定度,不包括物性、边界和模型形式误差。

6. 参考资料

  1. Celik et al., “Procedure for Estimation and Reporting of Uncertainty Due to Discretization in CFD Applications,” 2008.
  2. Roache, Verification and Validation in Computational Science and Engineering.