fluent中判斷收斂的方法

2016-11-09 by:CAE仿真在線來源:互聯網

FLUENT中判斷收斂的方法

判斷計算是否收斂,沒有一個通用的方法。通過殘差值判斷的方法,對一些問題或許很有效,但在某些問題中往往會得出錯誤的結論。因此,正確的做法是,不僅要通過殘差值,也要通過監測所有相關變量的完整數據,以及檢查流入與流出的物質和能量是否守恒的方法來判斷計算是否收斂。

1、監測殘差值。

在迭代計算過程中,當各個物理變量的殘差值都達到收斂標準時,計算就會發生收斂。Fluent默認的收斂標準是:除了能量的殘差值外,當所有變量的殘差值都降到低于10-3 時,就認為計算收斂,而能量的殘差值的收斂標準為低于10-6。

2、計算結果不再隨著迭代的進行發生變化。

有時候,因為收斂標準設置得不合適,物理量的殘差值在迭代計算的過程中始終無法滿足收斂標準。然而,通過在迭代過程中監測某些代表性的流動變量,可能其值已經不再隨著迭代的進行發生變化。此時也可以認為計算收斂。

3、整個系統的質量,動量,能量都守恒。

在Flux Reports對話框中檢查流入和流出整個系統的質量,動量,能量是否守恒。守恒,則計算收斂。不平衡誤差少于0.1%,也可以認為計算是收斂的。

FLUENT中殘差的概念

殘差是cell各個face的通量之和,當收斂后,理論上當單元內沒有源項使各個面流入的通量也就是對物理量的輸運之和應該為零。最大殘差或者RSM殘差反映流場與所要模擬流場(只收斂后應該得到的流場,當然收斂后得到的流場與真實流場之間還是存在一定的差距)的殘差,殘差越小越好,由于存在數值精度問題,不可能得到0殘差,對于單精度計算一般應該低于初始殘差1e-03以下才好,當注意具體情況,看各個項的收斂情況(比方說連續項不易收斂而能量項容易)。

一般在FLUENT中可以進行進出口流量監控,當殘差收斂到一定程度后,還要看進出口流量是否穩定平衡,才可確定收斂與否(翼型計算時要監控升阻力的平衡)。

殘差在較高位震蕩,需要檢查邊界條件是否合理,其次檢查初始條件是否合理,比如激波的流場,初始條件的不合適會造成流場的振蕩。有時流場可能有分離或者回流,這本身是非定常現象,計算時殘差會在一定程度上發生振蕩,這是如果進出口流量是否達到穩定平衡,也可以認為流場收斂。另外fluent缺省采用多重網格,在計算后期將多從網格設置為0可以避免一些波長的殘差在細網格上發生震蕩。

FLUENT不收斂通常的解決方式

①、一般首先是改變初值,嘗試不同的初始化,事實上好像初始化很關鍵,對于收斂。

②、FLUENT的收斂最基礎的是網格的質量,計算的時候看怎樣選擇CFL數,這個靠經驗。

③、首先查找網格問題,如果問題復雜比如多相流問題,與模型、邊界、初始條件都有關系。

④、有時初始條件和邊界條件嚴重影響收斂性,曾經作過一個計算反反復復,通過修改網格,重新定義初始條件,包括具體的選擇的模型, 還有老師經常用的方法就是看看哪個因素不收斂,然后尋找和它有關的條件,改變相應參數。就收斂了。

⑤、A.檢查是否哪里設定有誤:比方用mm的unit建構的mesh,忘了scale;比方給定的邊界條件不合理。B從算至發散前幾步,看presure 分布,看不出來的話,再算幾步, 看看問題大概出在那個區域。 C網格,配合第二點作修正,就重建個更漂亮的,或是更粗略的來處理。D再找不出來的話,換個solver。

⑥、解決的辦法是設幾個監測點,比如出流或參數變化較大的地方,若這些地方的參數變化很小,就可以認為是收斂了,盡管此時殘值曲線還沒有降下來。

⑦、調節松弛因子也能影響收斂,不過代價是收斂速度。

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