fluent連續(xù)性方程不收斂,解決辦法.docx

fluent中殘差曲線continuity不收斂的問題continuity不收斂的問題( b2 Y7 C * u- m! W( V+ b: v6 _7 F* j. ( l$ 2 P5 |0 |6 t o0 j4 W6 g s（1）連續(xù)性方程不收斂是怎么回事？+ Z% G5 M& p/ u- B2 q, a$ ? d9 Q0 Y+ W Z; 在計算過程中其它指數(shù)都收斂了，就continuity不收斂是怎么回事。$ m* B) y; _9 Q 這和fluent程序的求解方法SIMPLE有關(guān)。SIMPLE根據(jù)連續(xù)方程推導(dǎo)出壓力修正方法求解壓力。由于連續(xù)方程中流場耦合項被過渡簡化，使得壓力修正方程不能準(zhǔn)確反映流場的變化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。7 X2 Y, ?; . |% m7 p6 H0 J 你可以試驗SIMPLEC方法，應(yīng)該會收斂快些。 t: + S* ?+ M( W! K5 T# x8 Q E7 w5 R在計算模擬中，continuity總不收斂，除了加密網(wǎng)格，還有別的辦法嗎？別的條件都已經(jīng)收斂了，就差它自己了，還有收斂的標(biāo)準(zhǔn)是什么？是不是到了一定的尺度就能收斂了，比如10e5具體的數(shù)量級就收斂了1 n6 ! - $ x1 F5 m+ . X* B4 c9 G. o8 c+ M! Z* y3 z O Zcontinuity 是質(zhì)量殘差，具體是表示本次計算結(jié)果與上次計算結(jié)果的差別，如果別的條件收斂了，就差它?？梢渣creport，打開里面FLUX選項，算出進口與出口的質(zhì)量流量差，看它是否小于0.5%.如果小于，可以判斷它收斂.* j. L: t9 N& D# C9 _ 1 b7 ?* Y0 c/ a7 u, z# ; P, _2 $ p& ! . n! O, O! 6 P F- P3 P+ P(2) fluent殘差曲線圖中continuity是什么含義？ W) w8 h1 |8 x4 z j2 G2 t Y3 t N8 w. a是質(zhì)量守恒方程的反映，也就是連續(xù)性的殘差。這個收斂的快并不能說明你的計算就一定正確，還要看動量方程的迭代計算。表示某次迭代與上一次迭代在所有cells積分的差值，continuty表示連續(xù)性方程的殘差- + $ O Z7 |5 Y8 Y5 4 c E5 I4 % Q0 B8 7 f8 w1 H b0 N* K+ v( p0 * I0 K7 | f) % C(3) 正在學(xué)習(xí)Fluent,模擬圓管內(nèi)的流動，速度入口，出口outflow運行后xy的速度很快就到1e-06了，但是continuity老是降不下去，維持在1e-00和1e-03之間，減小松弛因子好像也沒什么變化大家有什么建議嗎？/ H5 G. / i+ b$ l! z) s c8 O9 n/ |( N你查看了流量是否平衡嗎？在report-flux里面操作，mass flow rate，把所有進出口都選上，compute一下，看看nut flux是什么水平，如果它的值小于總進口流量的1%，并且其他檢測量在繼續(xù)迭代之后不會發(fā)生波動，也可以認(rèn)為你的解是收斂的。0 B; + B. 9 P7 P* |4 ?# v9 d, G r/ D! P . ?& 8 q: f: W* a( W7 1 Q2 ; D: d/ n造成連續(xù)方程高殘差不收斂的原因主要有以下幾點：$ w0 ?+ W; Q7 o, v+ f1 v( p. 4 8 C5 j j x1.網(wǎng)格質(zhì)量，主要可能是相鄰單元的尺寸大小相差較大，它們的尺寸之比最好控制在1.2以內(nèi)，不能超過1.4. d n% S. L9 q) Y1 f) u1 B3 B2 d7 a f* o6 f; Y2.離散格式及壓力速度耦合方法，如果是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，建議使用高階格式，如2階迎風(fēng)格式等，如果是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，除pressure保持standard格式不變外，其他格式改用高階格式；壓力速度耦合關(guān)系，如果使用SIMPLE，SIMPLEC，PISO等segerated solver對聯(lián)系方程收斂沒有提高的話，可以嘗試使用coupled solver。另外，對于梯度的計算，不論使用結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，都可以改用node-based來提高計算精度。3 i ( i# Y9 b$ 2 K* u0 4 Y, W6 * f一些情況：Q+ S1 2 X+ p) c0 ! L) G o. P7 k! - k1.監(jiān)測流場某個變量來判斷收斂更合理一些.4 K9 u A1 w8 n: O( O- S7 G2.網(wǎng)格質(zhì)量.9 7 w. u5 V R/ W* m * N4 e+ |3.Velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flow1 y0 l! T* , A: h) H1 G! _problems.9 X9 9 C0 u: g6 + X, m( i; d) x7 y0 b) x- g+ o4 q * b G R$ L3 z% T1 + K3 x n8 p% y* y（4）要加速continuity收斂該設(shè)置那些參數(shù)？( o$ T9 T6 z. 8 c, m/ e, t* b4 O/ Z6 q& q |$ o* M( R% j3 e |7 B1 c% t( I- . m$ M- j+ A4 / P8 j) R: Q7 A4 u) x- S) s3 |感覺需要調(diào)整courant number$ g3 Q( c h1 R0 ?# IFLUENT 中courant number是在耦合求解的時候才出現(xiàn)的。正確的調(diào)整，可以更好地加速收斂和解的增強穩(wěn)定性。* g a6 y. D: R courant number 實際上是指時間步長和空間步長的相對關(guān)系，系統(tǒng)自動減小courant 數(shù)，這種情況一般出現(xiàn)在存在尖銳外形的計算域，*部的流速過大或者壓差過大時出錯，把局部的網(wǎng)格加密再試一下。/ _) $ e* o5 6 # O0 E在fluent 中，用courant number 來調(diào)節(jié)計算的穩(wěn)定性與收斂性。一般來說，隨著courantnumber 的從小到大的變化，收斂速度逐漸加快，但是穩(wěn)定性逐漸降低。所以具體的問題，在計算的過程中，最好是把ourant number 從小開始設(shè)置，看看迭代殘差的收斂情況，如果收斂速度較慢而且比較穩(wěn)定的話，可以適當(dāng)?shù)脑黾觕ourant number 的大小，根據(jù)自己具體的問題，找出一個比較合適的courant number，讓收斂速度能夠足夠的快，而且能夠保持它的穩(wěn)定性。; & j& t& ?5 U5 s: # X$ j( |0 h. _* g5 F$ / k個人認(rèn)為這應(yīng)該和你采用的算法有關(guān)1 / ?/ J- ?6 : A% Z SIMPLE算法是根據(jù)連續(xù)方程推導(dǎo)出壓力修正方法求解壓力。( a; c3 A: P- W6 t由于連續(xù)方程中流場耦合項被過渡簡化，使得壓力修正方程不能準(zhǔn)確反映流場的變化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。試著用SIMPLEC算法看看。0 _( j P5 X: o( z! T/ l$ + X. C* |3 f$ Q: m4 N o! n5 _. y% H3 E% _- k! M. b- S8 U s+ l1 Y2 # p/ k$ jFLUENT求解器設(shè)置0 k8 t2 + / X; L9 O7 h6 U h; x% L0 qFLUENT求解器設(shè)置主要包括：1、壓力-速度耦合方程格式選擇2、對流插值 3、梯度插值 4、壓力插值& x$ x5 # q* a; S) C( J7 O; K6 3 x$ R5 P, k$ U6 r s下面對這幾種設(shè)置做詳細說明。7 h k# |8 V- K4 O5 T8 _8 z; Y) a$ 4 O! J! x, t: I3 一、壓力-速度耦合方程求解算法1 / a) H1 h) P# O7 c$ I1 h# H) zFLUENT中主要有四種算法：SIMPLE，SIMPLEC，PISO，F(xiàn)SM/ a. e, f2 e5 N- J2 U* Q! x* x# T* H(1)SIMPLE(semi-implicit method for pressure-linked equations)半隱式連接壓力方程方法，是FLUENT的默認(rèn)格式。+ T4 W5 V% / O4 u! A% j X; i, $ J k(2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent)。對于簡單的問題收斂非?？焖?，不對壓力進行修正，所以壓力松弛因子可以設(shè)置為1& h* d5 I% g3 I2 c; Z9 o4 i* v- * h, 4 m; p1 |2 u(3)Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)。對非定常流動問題或者包含比平均網(wǎng)格傾斜度更高的網(wǎng)格適用; x S9 w a# w! V C 0 s* w : N& F! ( : M# c9 + z(4)Fractional Step Method (FSM)對非定常流的分步方法。用于NITA格式，與PISO具有相同的特性。8 l+ X# ? ) Z5 v) E6 W& n* b* y4 / 2 y$ t5 f! p二、對流插值（動量方程）* Y- 9 j4 x- X7 + K& 0 n9 C) w* a3 5 : tFLUENT有五種方法：一階迎風(fēng)格式、冪率格式、二階迎風(fēng)格式、MUSL三階格式、QUICK格式: H9 R3 y. x( * - s9 O, C 5 H3 A L（1）FLUENT默認(rèn)采用一階格式。容易收斂，但精度較差，主要用于初值計算。8 o/ T5 4 C8 I9 L5 C+ c! d3 x& l) X ?0 R（2）Power Lar.冪率格式，當(dāng)雷諾數(shù)低于5時，計算精度比一階格式要高。+ a* % M: Z$ i- T& Y+ l( q v, D1 u9 L# b- m（3）二階迎風(fēng)格式。二階迎風(fēng)格式相對于一階格式來說，使用更小的截斷誤差，適用于三角形、四面體網(wǎng)格或流動與網(wǎng)格不在同一直線上；二階格式收斂可能比較慢。: v G: ) 0 c h; I( V$ V& Z9 W5 g5 h9 n（4）MUSL(monotone upstream-centered schemes for conservation laws).當(dāng)?shù)?階離散格式。主要用于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，在預(yù)測二次流，漩渦，力等時更精確。1 l u0 E0 1 h1 e7 c! G( O- s& K/ g 9 - g（5）QUICK（Quadratic upwind interpolation）格式。此格式用于四邊形/六面體時具有三階精度，用于雜交網(wǎng)格或三角形/四面體時只具有二階精度。7 m4 Z( k+ 9 T) v3 p5 a, z+ S- X7 + Y: k( T- 三、梯度插值梯度插值主要是針對擴散項。2 g , E! N1 m1 j7 e: k2 F0 V# W+ . u7 F- kFLUENT有三種梯度插值方案：green-gauss cell-based，Green-gauss node-based，least-quares cell based., f; T7 y; w& n S1 Q! _7 c; X0 _6 5 ?8 K3 w! （1）格林-高斯基于單元體。求解方法可能會出現(xiàn)偽擴散。 # O/ d. s8 V9 D( F% 9 y5 |. Q H; D1 U/ g$ I（2）格林-高斯基于節(jié)點。 求解更精確，最小化偽擴散，推薦用于三角形網(wǎng)格上: R: + K# V) c8 I$ J( z! K+ N# m 2 _6 z1 M& D S1 A（3）基于單元體的最小二乘法插值。推薦用于多面體網(wǎng)格，與基于節(jié)點的格林-高斯格式具有相同的精度和格式。! E0 d6 R7 D0 b; M8 d0 x* q: W( i1 h# Q四、壓力插值壓力基分離求解器主要有五種壓力插值算法。# : , z1 e2 Z, E, Y& c( H6 S1 _& m0 A w; m（1）標(biāo)準(zhǔn)格式（Standard)。為FLUENT缺省格式，對大表妹邊界層附近的曲線發(fā)現(xiàn)壓力梯度流動求解精度會降低（但不能用于流動中壓力急劇變化的地方此時應(yīng)該使用PRESTO!格式代替）# k , c. v0 p1 A! f& , h5 H4 b: & X5 Y) d X- （2）PRESTO!主要用于高旋流，壓力急劇變化流（如多孔介質(zhì)、風(fēng)扇模型等），或劇烈彎曲的區(qū)域。2 h t U* N3 k# 3