監(jiān)視FLUENT的計(jì)算結(jié)果,如何判斷計(jì)算是否收斂？

2016-09-04 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

點(diǎn)擊標(biāo)題下「模擬在線」可快速關(guān)注

如何監(jiān)視FLUENT的計(jì)算結(jié)果?如何判斷計(jì)算是否收斂?在FLUENT中收斂準(zhǔn)則是如何定義的?分析計(jì)算收斂性的各控制參數(shù),并說明如何選擇和設(shè)置這些參數(shù)?解決不收斂問題通常的幾個(gè)解決方法是什么?

可以采用殘差控制面板來顯示;或者采用通過某面的流量控制;如監(jiān)控出口上流量的變化;采用某點(diǎn)或者面上受力的監(jiān)視;渦街中計(jì)算達(dá)到收斂時(shí),繞流體的面上受的升力為周期交變,而阻力為平緩的直線。

怎樣判斷計(jì)算結(jié)果是否收斂?

1、觀察點(diǎn)處的值不再隨計(jì)算步驟的增加而變化;

2、各個(gè)參數(shù)的殘差隨計(jì)算步數(shù)的增加而降低,最后趨于平緩;

3、要滿足質(zhì)量守恒(計(jì)算中不牽涉到能量)或者是質(zhì)量與能量守恒(計(jì)算中牽涉到能量)。

特別要指出的是,即使前兩個(gè)判據(jù)都已經(jīng)滿足了,也并不表示已經(jīng)得到合理的收斂解了,因?yàn)?如果松弛因子設(shè)置得太緊,各參數(shù)在每步計(jì)算的變化都不是太大,也會(huì)使前兩個(gè)判據(jù)得到滿足。此時(shí)就要再看第三個(gè)判據(jù)了。還需要說明的就是,一般我們都希望在收斂的情況下,殘差越小越好,但是殘差曲線是全場(chǎng)求平均的結(jié)果,有時(shí)其大小并不一定代表計(jì)算結(jié)果的好壞,有時(shí)即使計(jì)算的殘差很大,但結(jié)果也許是好的,關(guān)鍵是要看計(jì)算結(jié)果是否符合物理事實(shí),即殘差的大小與模擬的物理現(xiàn)象本身的復(fù)雜性有關(guān),必須從實(shí)際物理現(xiàn)象上看計(jì)算結(jié)果。比如說一個(gè)全機(jī)模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害,而且殘差的量級(jí)也總下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因?yàn)榇蠊ソ窍聦?shí)際流動(dòng)情形就是這樣的,不斷有渦的周期性脫落,流場(chǎng)本身就是非定常的,所以解也是波動(dòng)的,處理的時(shí)候取平均就可以。

但是,如果只滿足判據(jù)三,和判據(jù)一,也有可能沒有收斂,或者沒有計(jì)算穩(wěn)定,最常見的就是溶液里面的濃度擴(kuò)散模擬,一開始計(jì)算幾步就可能已經(jīng)滿足了判據(jù)三,并且過會(huì)也會(huì)滿足判據(jù)一,但是殘差曲線一直在降,還沒有到平緩的階段,此時(shí)說明濃度場(chǎng)還沒有把整個(gè)計(jì)算域計(jì)算完,僅僅只是計(jì)算了連續(xù)性方程。

那么如何查看質(zhì)量守恒否呢?

在report->flux里面操作,mass flow rate,把所有進(jìn)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(jìn)口流量的1%,并且其他檢測(cè)量在繼續(xù)迭代之后不會(huì)發(fā)生波動(dòng),也可以認(rèn)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(diǎn):

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segerated solver對(duì)聯(lián)系方程收斂沒有提高的話,可以嘗試使用coupled solver。另外,對(duì)于梯度的計(jì)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(jì)算精度。

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