第八章-FLOW-3D模擬診斷

第八章、FLOW-3D

模擬診斷FLOW-3D?v9.3模擬診斷實(shí)現(xiàn)高效的模擬診斷的目標(biāo)了解診斷可以在圖形用戶界面。了解導(dǎo)師提示。了解如何使用這些信息來調(diào)試模擬。研究3個(gè)最常見的問題與模擬。例如模擬調(diào)試。診斷的目標(biāo)目標(biāo)：在GUI診斷：運(yùn)行時(shí)診斷是在窗口右邊顯示的圖表數(shù)量。診斷數(shù)據(jù)文件可以根據(jù)左邊的診斷按鈕（報(bào)告、預(yù)處理器錯(cuò)誤及摘要，解算器的錯(cuò)誤信息及摘要可用）。導(dǎo)師提示顯示在求解器窗口中的下面，如時(shí)間等信息，循環(huán)，迭代，穩(wěn)定的代碼（什么是限制時(shí)間步長），當(dāng)前時(shí)間的一步，對(duì)液量，收斂標(biāo)準(zhǔn)，CPU時(shí)間和時(shí)鐘的時(shí)間。本章講的目的是教用戶如何認(rèn)識(shí)在GUI診斷和指導(dǎo)技巧可用。用戶將學(xué)習(xí)如何理解這一信息，以便調(diào)試模擬。另外3個(gè)模擬最常見的問題進(jìn)行研究，并將樣本模擬將進(jìn)行調(diào)試。診斷文件和導(dǎo)師提示診斷數(shù)據(jù)文件運(yùn)行時(shí)診斷導(dǎo)師提示警告與錯(cuò)誤提示診斷文件和導(dǎo)師提示圖形用戶界面顯示實(shí)時(shí)模擬性能。這包括以下圖表數(shù)量：StabilityLimit&dt–穩(wěn)定極限可以是在流體對(duì)流方向，面波，傳熱等。Epsi&MaxResidual–Epsi是在每個(gè)周期的收斂標(biāo)準(zhǔn)（所需達(dá)成一項(xiàng)解決限制）和最大殘留是融合的水平（用如何的問題達(dá)成解決辦法）。IterationCount–如何多次迭代都必須達(dá)到本周期的收斂。Volumeerror(%)–這是液量丟失或經(jīng)驗(yàn)。通常此值不應(yīng)超過0.1％。Volumeoffluid–流體中的范圍數(shù)量。MeanKineticenergy–這是流體的平均動(dòng)能。當(dāng)這個(gè)數(shù)量變得不斷，問題通?？梢员灰暈樘幱诜€(wěn)定狀態(tài)。診斷文件和導(dǎo)師提示診斷數(shù)據(jù)文件，可根據(jù)診斷按鈕。文件包括：PreprocessorReport–這使用者可以快速檢查專案內(nèi)的網(wǎng)格數(shù)量、邊界的開放面積、流體體積等資料。本資訊會(huì)自動(dòng)附加在Report檔內(nèi)。Report—包含了Preprocessorreport的所有資料，以及分析過程中的資訊，包含了sover的分析步驟、CPU時(shí)間等資訊。PreprocessorErrors-在預(yù)處理名單產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤信息。PreprocessorSummary–所有名單例表：包括對(duì)物理模型和變量、網(wǎng)格塊的數(shù)量網(wǎng)格程度和單元表面的位置設(shè)置。診斷文件和導(dǎo)師提示SolverErrors–在此列出的解決方案產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤信息。SolverMessages–重新啟動(dòng)時(shí)間，時(shí)間，周期，迭代，時(shí)間步長和穩(wěn)定代碼，液量，收斂標(biāo)準(zhǔn)，CPU時(shí)間和時(shí)鐘的時(shí)間。SolverSummary–分析過程中如果發(fā)現(xiàn)程式發(fā)生不正常終止，可在此處資訊尋找相關(guān)的問題，包括了不正常終止發(fā)生的位置（網(wǎng)格），以及詳細(xì)的資訊。使用者可以藉由此處資訊讓程式運(yùn)作更有效率！導(dǎo)師提示導(dǎo)師提示是一種AI形式（人工智能）。理解如何有效地求解器正在運(yùn)行。出現(xiàn)在求解信息和求解錯(cuò)誤—診斷。例如：換熱限制的解決方案。推薦隱式傳熱。壓力收斂時(shí)間步長限制。檢查網(wǎng)格的aspectratios(網(wǎng)格大小)。嘗試用ADI或GMRES方法求解壓力。IHELP控制導(dǎo)師運(yùn)作模式。IHELP=0-沒有導(dǎo)師提示。IHELP=1-提出有幫助的建議。IHELP=2-提出建議，如果可能的話并提出解決方案。Report文件Report文件是非常簡(jiǎn)潔-對(duì)文件是非常好的。包含簡(jiǎn)易模型和仿真。預(yù)處理信息：網(wǎng)格摘要（單元的總數(shù)，打開單元，真正的單元等）。邊界摘要（邊界類型，特定條件下）。打開體積。求解信息：重新啟動(dòng)隨時(shí)可用。運(yùn)行時(shí)間（CPU）。PreprocessorErrors/Warningsand

PreprocessorSummaryPreprocessorErrors：預(yù)處理階段的錯(cuò)誤/警告。在GUI這一點(diǎn)前大部分被發(fā)現(xiàn)。PreprocessorSummary：信息安排名單。所有輸入變量的列表（默認(rèn)+用戶指定）。網(wǎng)格參數(shù)（單元中心，單元數(shù)）。SolverErrors/Warnings當(dāng)錯(cuò)誤/警告發(fā)生—求解中所載的資料錯(cuò)誤文件。發(fā)生了什么錯(cuò)誤（壓力迭代，對(duì)流通量等）。單元發(fā)生錯(cuò)誤的位置（例如：i=2，j=54，k=34）。當(dāng)前發(fā)生錯(cuò)誤（當(dāng)前時(shí)間，時(shí)間步長，迭代）。在該單元格的信息（速度，壓力等）。這些信息有助于調(diào)試模擬。需要了解如何使用診斷信息3個(gè)最常見的求解錯(cuò)誤/警告信息這是三個(gè)最常見的錯(cuò)誤和警告消息：“Convectivefluxexceededstabilitylimit（對(duì)流流量超過穩(wěn)定極限）”—此消息意味著，液體可能有超過一個(gè)單元格和時(shí)間步長超過需要的被斬?cái)?。?guī)劃求解然后減少了時(shí)間步長和迭代一次。沒有準(zhǔn)確的損失，因?yàn)榍蠼庵貜?fù)周期。“PressureiterationdidnotconvergeinITMAXiterations（壓力迭代沒有在ITMAX迭代收斂）”—也就是說，在最大允許迭代后剩余的仍然比EPSI大（收斂標(biāo)準(zhǔn)）。在一個(gè)模擬默認(rèn)情況下允許這種情況發(fā)生25多次。每次發(fā)生這種情況有損失精度?！癟imesteplessthanDTMIN（時(shí)間步長比DTMIN少）”—這意味著，目前的時(shí)間步長低于最低限度的時(shí)間，步驟和解決方案停止。需要找出被切斷時(shí)間步長的原因。

3個(gè)最常見的求解錯(cuò)誤/警告信息1)“Convectivefluxexceededstabilitylimit（對(duì)流流量超過穩(wěn)定極限）”

意義：CFL使用條件超出當(dāng)前Dt。

求解方案:FLOW-3D重新計(jì)算較小的Dt當(dāng)前時(shí)間步長。

分析的解決方案：不會(huì)損失精度。2)“PressureiterationdidnotconvergeinITMAX=##iterations”（壓力迭代沒有在ITMAX迭代收斂） att=##cycle=##iter=##delt=##noncon=##

意義:殘留仍大于ITMAX收斂后的EPSI。

求解方案:用目前速度場(chǎng)繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)時(shí)間步長。

分析的解決方案：有可能損失精度。3)“TimesteplessthanDTMIN”（時(shí)間步長比DTMIN少）

意義：當(dāng)前時(shí)間步長低于允許的(DTMIN)。

求解方案:解決方案終止。

分析的解決方案：解決方案已經(jīng)停止。要找出原因。“ConvectiveFluxExceededStabilityLimit”在求解結(jié)果輸出錯(cuò)誤的文件*****fconvectionstabilitylimitexceededz*****abvz=2.07E-02ge1.337E-02time=2.14632E-02cycle=1iter=1000i=2j=2k=8delt=2.146E-02kad=9kdm=10w=-9.646E-01wn=0.000E+00fd=1.000E+00rd=1.573E-02ra=1.573E-02aft(ijk)=1.000E+00vf(ijka)=1.000E+00vf(ijkd)=1.000E+00mud=0.000E+00mua=0.000E+00在每個(gè)時(shí)間步長，F(xiàn)LOW-3D?計(jì)算最高的Dt來確保穩(wěn)定。

這

Dt是用來當(dāng)前時(shí)間步長的流體平流輸送。困難時(shí)就會(huì)發(fā)生改變流動(dòng)迅速地越過一個(gè)時(shí)間步長;即噴射，飛濺等。流體在一個(gè)時(shí)間步長超過一個(gè)單元可平流輸送，即違反了CFL條件?！癈onvectiveFluxExceededStabilityLimit”FLOW-3D?計(jì)算最大允許時(shí)間步長滿足在每個(gè)周期開始時(shí)的穩(wěn)定性。這是用來當(dāng)前時(shí)間步長的流體平流輸送。這種類型的錯(cuò)誤時(shí)，就會(huì)發(fā)生流動(dòng)瞬息萬變。例如液體噴射或飛濺?！癙ressureIterationDidNotConverge”ITMAX=迭代最大數(shù)量允許達(dá)到收斂。當(dāng)?shù)螖?shù)超過ITMAX：—剩余大于標(biāo)準(zhǔn)的EPSI。—迭代的壓力場(chǎng)停止?！猆nconverged壓力，用于更新速度場(chǎng)?！^續(xù)到下一個(gè)時(shí)間步長。典型的原因：—不切實(shí)際的初始條件—壓力場(chǎng)發(fā)生急劇變化—網(wǎng)格的aspectratios相差太大（見網(wǎng)格信息）。結(jié)果：—解決方案可能不準(zhǔn)確“PressureIterationDidNotConverge”ITMAX是允許的銜接迭代的最大數(shù)目。當(dāng)超過這個(gè)數(shù)字，這意味著剩余的比epsi更大的一個(gè)或多個(gè)單元。對(duì)壓力場(chǎng)迭代然后停止和模擬前進(jìn)到下一個(gè)時(shí)間步長。一個(gè)損失精度是怎樣來的，因?yàn)閴毫χ瞪形慈诤嫌糜诟滤俣龋鲃?dòng)）范圍。這是典型的初始條件不符合實(shí)際，或壓力場(chǎng)的原因正在發(fā)生迅速的變化，或有網(wǎng)格的aspect

ratios相差太大。如前所述，這并不造成的損失精度。“PressureIterationDidNotConverge”步驟1：尋找在求解下剩余值的錯(cuò)誤診斷。pressureiterationdidnotconvergeinitmax=1000iterationsattime=4.06176E+00cycle=6102iter=1000nocon=25epsi=9.256E-02maxresid=9.420E-02ati=58j=2k=7dpit1=2.029E-01第2步：比較最大剩余的EPSI。如果最大殘留>>EPSI。查明發(fā)生的最大殘留（58，2，7）顯示該區(qū)域使用的結(jié)果，自定義如確定迭代問題的原因：網(wǎng)格的aspectratios相差太大（減小比率或使用ADI或GMRES方法）。壞的面積/體積比率（不應(yīng)該是一個(gè)如果AVRCK設(shè)置問題）。如果最大殘留接近EPSI：—增加ITMAX，讓更多的迭代（保持收斂標(biāo)準(zhǔn)）?！O(shè)置收斂調(diào)整到1.5或2.0（增加收斂標(biāo)準(zhǔn)）?！癙ressureIterationDidNotConverge”如果一個(gè)模擬尚未完成，可以在Diagnostics下查看SolverErrors的結(jié)果。它會(huì)在失敗前列出所有壓力迭代的情形和發(fā)生的時(shí)間，以及最大殘留的位置。通過選擇Analyze/Custom和放大所在最大殘留發(fā)生的區(qū)域，用戶就可以判斷問題是否在于最大單元的aspectratio或壞的區(qū)域/體積比?！癟imeStepLessThanDTMIN”

TimeStepCrashFLOW-3D?控制整個(gè)模擬時(shí)間步長：一個(gè)掠過是通過所有的網(wǎng)格單元．該單元格中的所有相關(guān)的穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算．最低標(biāo)準(zhǔn)是儲(chǔ)存穩(wěn)定性．最小的全球穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)=最大允許時(shí)間步長．四個(gè)因素影響時(shí)間步長：以往時(shí)間步長的Dt穩(wěn)定極限（Dt不能大于穩(wěn)定性）以往時(shí)間步長收斂的數(shù)量（當(dāng)AUTOT=1）用戶定義最大的Dt(DTMAX)“TimeStepLessThanDTMIN”

TimeStepCrash怎么辦：

打開‘Diagnostics’－

‘SolverMessages’．如果Dt<<穩(wěn)定極限和迭代次數(shù)高，嘗試：增加收斂標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)緩和．激活A(yù)DI在一個(gè)或多個(gè)方向或GMRES方法．設(shè)置AUTOT=2（沒有調(diào)整壓力收斂次數(shù)的DT）．如果是小的穩(wěn)定極限：如果有可能的，使用隱式選項(xiàng)（IMPHTC，IMPVIS）．如果穩(wěn)定代碼是cx,cy,或

cz，確定它們的控制：速度是否合理的？你能增加單元的大??？速度的不合理？為什么？由于缺乏收斂？DiagnosingaTroublesomeSimulation:

OilFlowinDoubleHulledTanker模擬初始值問題Pressureiterationfailureonfirsttimestep（壓力在第一次時(shí)間步長迭代失?。?/p>

pressureiterationdidnotconvergeinitmax=1000iterations att=2.1463E-02cycle=1epsi=4.1932E-03resid=1.6612E-01nocon=1Convectivefailureonfirsttimestep（對(duì)流在第一次時(shí)間步長失?。?/p>

convectivefluxexceededstabilitylimit att=2.1463E-02cycle=1iter=1000delt=2.1463E-02 restartingcyclewithsmallertimestepOver-relaxationfactorWreducedasaresult

***reducedomegato1.35000E+00***Eventually,simulationstops-excessiveiterationfailures（最后，模擬停止-過度迭代失?。? endofcalculationatt=4.062E+00cycle=6102 excessiveiterationfailures