fluent收斂終極方案設(shè)計設(shè)計

實用標(biāo)準(zhǔn)文案Continuity 收斂問題FLUENT求解器設(shè)置FLUENT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、壓力插值下面對這幾種設(shè)置做詳細說明。一、壓力-速度耦合方程求解算法FLUENT中主要有四種算法：SIMPLE，SIMPLEC，PISO，F(xiàn)SM(1)SIMPLE(semi-implicitmethodforpressure-linkedequations) 半隱式連接壓力方程方法，是 FLUENT的默認格式。(2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent) 。對于簡單的問題收斂非常快速， 不對壓力進行修正，所以壓力松弛因子可以設(shè)置為 1(3)Pressure-ImplicitwithSplittingofOperators(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(4)FractionalStepMethod(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。二、對流插值（動量方程）精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案FLUENT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1）FLUENT默認采用一階格式。容易收斂，但精度較差，主要用于初值計算。2）PowerLar.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。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。4）MUSL(monotoneupstream-centeredschemesforconservationlaws).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。（5）QUICK（Quadraticupwindinterpolation ）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。三、梯度插值梯度插值主要是針對擴散項。FLUENT有三種梯度插值方案： green-gausscell-based ，Green-gaussnode-based ，least-quarescellbased.1）格林-高斯基于單元體。求解方法可能會出現(xiàn)偽擴散。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-精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案高斯格式具有相同的精度和格式。四、壓力插值壓力基分離求解器主要有五種壓力插值算法。（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）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。3）Linear（線性格式）。當(dāng)其他選項導(dǎo)致收斂困難或出現(xiàn)非物理解時使用此格式。4）secondorder（二階格式）。用于可壓縮流動，不能用于多孔介質(zhì)、階躍、風(fēng)扇、VOF/MIXTURE多相流。5）BodyForceWeighted體積力。當(dāng)體積力很大時，如高雷諾數(shù)自然對流或高回旋流動中采用此格式。（1）連續(xù)性方程不收斂是怎么回事？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。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， 使得壓力修正方精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案程不能準(zhǔn)確反映流場的變化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。你可以試驗SIMPLEC方法，應(yīng)該會收斂快些。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 10－e5具體的數(shù)量級就收斂了continuity 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。可以點 report，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 .(2) fluent 殘差曲線圖中continuity 是什么含義？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（3）要加速continuity 收斂該設(shè)置那些參數(shù)？感覺需要調(diào)整courantnumberFLUENT中courantnumber 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。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案courantnumber 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，當(dāng)局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。在fluent中，用courantnumber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 ourantnumber 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?courantnumber 的大小，根據(jù)自己具體的問題，找出一個比較合適的courantnumber ，讓收斂速度能夠足夠的快，而且能夠保持它的穩(wěn)定性。個人認為這應(yīng)該和你采用的算法有關(guān)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。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。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？你查看了流量是否平衡嗎？在 report->flux 里面操作，massflowrate ，把所有進出口都選上，compute 一下，看看nutflux 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，也可以精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案認為你的解是收斂的。造成連續(xù)方程高殘差不收斂的原因主要有以下幾點：1.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1.4.2.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segeratedsolver 對聯(lián)系方程收斂沒有提高的話，可以嘗試使用 coupledsolver。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。一些情況：1.監(jiān)測流場某個變量來判斷收斂更合理一些 .2.網(wǎng)格質(zhì)量.3.Velocityinletboundaryconditionsarenotappropriateforcompressibleflowproblems.（4）要加速continuity 收斂該設(shè)置那些參數(shù)？精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案感覺需要調(diào)整courantnumberFLUENT中courantnumber 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。courantnumber 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，當(dāng)局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。在fluent中，用courantnumber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 ourantnumber 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?courantnumber 的大小，根據(jù)自己具體的問題，找出一個比較合適的courantnumber ，讓收斂速度能夠足夠的快，而且能夠保持它的穩(wěn)定性。個人認為這應(yīng)該和你采用的算法有關(guān)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。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。ANSYS仿真計算代做：模態(tài)分析，瞬態(tài)動力學(xué)，諧響應(yīng)分析和譜分析、械結(jié)構(gòu)的疲勞、損傷， CFD 流體；結(jié)構(gòu)的強度評估和優(yōu)化； 企鵝：690294845精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案利用FLUENT不收斂通常怎么解決？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(guān)鍵，對于收斂。②、FLUENT的收斂最基礎(chǔ)的是網(wǎng)格的質(zhì)量，計算的時候看怎樣選擇 CFL數(shù)，這個靠經(jīng)驗③、首先查找網(wǎng)格問題，如果問題復(fù)雜比如多相流問題，與模型、邊界、初始條件都有關(guān)系。④、有時初始條件和邊界條件嚴(yán)重影響收斂性，曾經(jīng)作過一個計算反反復(fù)復(fù)，通過修改網(wǎng)格，重新定義初始條件，包括具體的選擇的模型， 還有老師經(jīng)常用的方法就是看看哪個因素不收斂，然后尋找和它有關(guān)的條件，改變相應(yīng)參數(shù)。就收斂了⑤、A.檢查是否哪里設(shè)定有誤：比方用 mm的unit建構(gòu)的mesh，忘了scale；比方給定的邊界條件不合理。B從算至發(fā)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(qū)域。C網(wǎng)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(shè)幾個監(jiān)測點，比如出流或參數(shù)變化較大的地方，若這些地方的參數(shù)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(diào)節(jié)松弛因子也能影響收斂，不過代價是收斂速度。亞松弛因子對收斂的影響所謂亞松馳就是將本層次計算結(jié)果與上一層次結(jié)果的差值作適當(dāng)縮減， 以避免由于差值過大而引起非線性迭代過程的發(fā)散。用通用變量來寫出時，為松馳因子（RelaxationFactors ）。《數(shù)值傳熱學(xué)-214》FLUENT中的亞松馳：由于FLUENT所解方程組的非線性，我們有必要控制變化。一般用亞松馳方法來實現(xiàn)控制，該方法在每一部迭代中減少了變化量。亞松馳最簡單的形式為：單元內(nèi)變量等于原來精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案的值加上亞松馳因子a與變化的積：分離解算器使用亞松馳來控制每一步迭代中的計算變量的更新。這就意味著使用分離解算器解的方程，包括耦合解算器所解的非耦合方程（湍流和其他標(biāo)量）都會有一個相關(guān)的亞松馳因子。在FLUENT中，所有變量的默認亞松馳因子都是對大多數(shù)問題的最優(yōu)值。這個值適合于很多問題，但是對于一些特殊的非線性問題（如：某些湍流或者高 Rayleigh數(shù)自然對流問題），在計算開始時要慎重減小亞松馳因子。使用默認的亞松馳因子開始計算是很好的習(xí)慣。 如果經(jīng)過4到5步的迭代殘差仍然增長，你就需要減小亞松馳因子。有時候，如果發(fā)現(xiàn)殘差開始增加，你可以改變亞松馳因子重新計算。在亞松馳因子過大時通常會出現(xiàn)這種情況。最為安全的方法就是在對亞松馳因子做任何修改之前先保存數(shù)據(jù)文件， 并對解的算法做幾步迭代以調(diào)節(jié)到新的參數(shù)。最典型的情況是，亞松馳因子的增加會使殘差有少量的增加，但是隨著解的進行殘差的增加又消失了。如果殘差變化有幾個量級你就需要考慮停止計算并回到最后保存的較好的數(shù)據(jù)文件。注意：粘性和密度的亞松馳是在每一次迭代之間的。而且，如果直接解焓方程而不是溫度方程（即：對PDF計算），基于焓的溫度的更新是要進行亞松馳的。要查看默認的亞松弛因子的值，你可以在解控制面板點擊默認按鈕。對于大多數(shù)流動，不需要修改默認亞松弛因子。但是，如果出現(xiàn)不穩(wěn)定或者發(fā)散你就需要減小默認的亞松弛因子了，其中壓力、動量、k和e的亞松弛因子默認值分別為 0.2，0.5，0.5和0.5。對于SIMPLEC格式一般不需要減小壓力的亞松弛因子。 在密度和溫度強烈耦合的問題中， 如相當(dāng)高的Rayleigh數(shù)的自然或混合對流流動，應(yīng)該對溫度和 /或密度（所用的亞松弛因子小于 1.0）進行亞松弛。相反，當(dāng)溫精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案度和動量方程沒有耦合或者耦合較弱時，流動密度是常數(shù)，溫度的亞松弛因子可以設(shè)為 1.0。對于其它的標(biāo)量方程，如漩渦，組分， PDF變量，對于某些問題默認的亞更松弛可能過大，尤其是對于初始計算。你可以將松弛因子設(shè)為 0.8以使得收斂容易。⑧看了流量是否平衡在report->flux 里面操作，massflowrate ，把所有進出口都選上， compute 一下，看看nutflux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，也可以認為你的解是收斂的。造成連續(xù)方程高殘差不收斂的原因主要有以下幾點：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.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segeratedsolver對聯(lián)系方程收斂沒有提高的話，可以嘗試使用coupledsolver 。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。在FLUENT的中文幫助里，對收斂有比較詳細地描述，建議去看看。收斂性可能會受到很多因素影響。大量的計算單元，過于保守的亞松馳因子和復(fù)雜的流動物理性質(zhì)常常是主要的原因。有時候很難確定你是否得到了收斂階。沒有判斷收斂性的普遍準(zhǔn)則。 殘差定義對于一類問題是有用的， 但是有時候?qū)ζ渌愋蛦栴}會造成誤導(dǎo)。因此，最好的方法就是不僅用殘差來判斷收斂性而且還要監(jiān)視諸如阻力、熱傳導(dǎo)系數(shù)等相關(guān)的積分量。在FLUENT的幫助文件里給出了下面幾種典型的情況。精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案1、如果你對流場的初始猜測很好， 初始的連續(xù)性殘差會很小從而導(dǎo)致連續(xù)性方程的標(biāo)度殘差很大。在這種情況下，檢查未標(biāo)度的殘差并與適當(dāng)?shù)臉?biāo)度如入口的質(zhì)量流速相比較是很有用的。 什么是標(biāo)度殘差？就是選作用來標(biāo)準(zhǔn)化的殘差值，一般是取第五步吧，所以，一開是殘差就很小，那么，后面的殘差和它一比，值也很難收斂到很小數(shù)。、對于某些方程，如湍流量，較差的初始猜測可能會造成較高的標(biāo)度因子。在這種情況下，標(biāo)度的殘差最開始會很小，隨后會呈非線性增長，最后減小。因此，最好是從殘差變化的行為來判斷收斂性而不僅僅是殘差的本身值來判斷收斂性。你應(yīng)該確認在幾步迭代（比如說50步）之后殘差繼續(xù)減小或者仍然保持較低值，才能得出收斂的結(jié)論。另一個判斷收斂性的流行方法就是要求未標(biāo)度的殘差減小到三階量級。為了實現(xiàn)這一方法，F(xiàn)LUENT提供了殘差標(biāo)準(zhǔn)化，有關(guān)殘差標(biāo)準(zhǔn)化的信息請參閱分離求解器殘差定義和耦合求解器殘差定義兩節(jié)。在這種方法中，要求標(biāo)準(zhǔn)化的未標(biāo)度殘差降到 10^-3。但是這種要求在很多情況下可能是不合適的。、如果你提供了較好的初始猜測，殘差可能不會降到三階量級。比方說，在等溫流動中，如果溫度的初始猜測非常接近最終值，那么能量殘差根本就不會降到三階量級。、如果控制方程中包括的非線性源項在計算開始時是零，但是在計算過程中緩慢增加，殘差是不會降到三階量級的。例如，在封閉區(qū)域內(nèi)部的自然對流問題，由于初始的均一溫度猜測不會產(chǎn)生浮力，所以初始的動量殘差可能非常接近零。在這種情況下，初始的接近零的殘差就不適合作為殘差的較好的標(biāo)度。、如果所感興趣的變量在所有的地方都接近零，殘差不會降到三階量級。例如，在完全發(fā)展的管流中，截面上的速度為零。如果這些速度初始化為零，那么初始的和最終的殘差都接近零，因此也就不能期待降三階量級。在這種情況下，最好監(jiān)視諸如阻力、總熱傳導(dǎo)系數(shù)等積分量來判斷解的收斂。檢查非標(biāo)準(zhǔn)化未標(biāo)度精彩文檔實用標(biāo)準(zhǔn)文案的殘差來確定這個殘差和適當(dāng)?shù)臉?biāo)度相比是不是很小也是很有用的。相反，如果初始猜測很差，初始的殘差過大以至于殘差下降三階量級也不能保證收斂。這種情況對于初始猜測很難的k和e方程尤其常見。在這里，檢查你所感興趣的所有積分量就很有用了。 如果解是不收斂的，你可以減少收斂公差FLUENT運行過程中，出現(xiàn)殘差曲線震蕩原因？如何解決殘差震蕩的問題？殘差震蕩對計算收斂性和計算結(jié)果有什么影響？.殘差波動的主要