fluent殘差問題

2016-11-09 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

fluent默認(rèn)的收斂標(biāo)準(zhǔn)是:除能量的殘差值外,當(dāng)所有變量的殘差值都降到低于10-3時,就認(rèn)為計算收斂,而能量的殘差值的收斂標(biāo)準(zhǔn)為低于10-6

怎樣判斷計算結(jié)果是否收斂?

1、觀察點處的值不再隨計算步驟的增加而變化;

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

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

特別要指出的是,即使前兩個判據(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,因為,如果松弛因子設(shè)置得太緊,各參數(shù)在每步計算的變化都不是太大,也會使前兩個判據(jù)得到滿足。此時就要再看第三個判據(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求平均的結(jié)果,有時其大小并不一定代表計算結(jié)果的好壞,有時即使計算的殘差很大,但結(jié)果也許是好的,關(guān)鍵是要看計算結(jié)果是否符合物理事實,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),必須從實際物理現(xiàn)象上看計算結(jié)果。比如說本斑最近在算的一個全機模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害,而且殘差的量級也總下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因為大攻角下實際流動情形就是這樣的,不斷有渦的周期性脫落,流場本身就是非定常的,所以解也是波動的,處理的時候取平均就可以了。有時候我們會認(rèn)為只要所有的殘差達到1e-3或者1e-4就是達到收斂了。其實這個1e-3或者1e-4的收斂標(biāo)準(zhǔn)是相對而言的。在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準(zhǔn)進行比較的。如果你的初值取得好,你的迭代會很快收斂,但是你的殘差卻依然很高;但是當(dāng)你改變初場到比較不同的值時,你的殘差開始會很大,但隨后卻可以很快降低到很低的水平,讓你看起來心情很好。其實兩種情況下流場是基本相同的。

由此來看,判斷是否收斂并不是嚴(yán)格根據(jù)殘差的走向而定的。可以選定流場中具有特征意義的點,監(jiān)測其速度,壓力,溫度等的變化情況。如果變化很小,符合你的要求,即可認(rèn)為是收斂了。一般來說,壓力的收斂相對比較慢一些的。

因此是否收斂不能簡單看殘差圖,還有許多其他的重要標(biāo)準(zhǔn),比如進出口流量差、壓力系數(shù)波動等等。盡管殘差仍然維持在較高數(shù)值,但憑其他監(jiān)測也可判斷是否收斂。最重要的就是是否符合物理事實或試驗結(jié)論。

殘差曲線是否滿足只是一個表面的現(xiàn)象,還要看進口和出口總量差不得大于1%,而且即使這樣子,收斂解也不一定準(zhǔn)確,它和網(wǎng)格劃分/離散化誤差,以及屋里模型的準(zhǔn)確性都有關(guān)系.所以得有試驗數(shù)據(jù)做對比活著理論分析了.

當(dāng)然最終是否正確是要看是否與實驗數(shù)據(jù)相符合!但既然有殘差圖的話,總應(yīng)該可以大概的看出是否收斂吧?是否要殘差要小到一定的程度,或者是殘差不在增長,就可以一定程度上認(rèn)為是收斂的.

殘差的大小不能決定是否收斂,我在用FLUENT計算時,多采用監(jiān)測一個面的速度(或者是壓力、紊動能等參數(shù))基本上不隨著計算時間的推移而變化,就認(rèn)為基本達到收斂

殘差曲線震蕩問題

一. 殘差波動的主要原因:1、高精度格式;-2、網(wǎng)格太粗;3、網(wǎng)格質(zhì)量差;4、流場本身邊界復(fù)雜,流動復(fù)雜;5、模型的不恰當(dāng)使用。

二. 問:在進行穩(wěn)態(tài)計算時候,開始?xì)埐罹€是一直下降的,可是到后來各種殘差線都顯示為波形波動,是不是不收斂阿?

答:有些復(fù)雜或流動環(huán)境惡劣情形下確實很難收斂。計算的精度(2 階),網(wǎng)格太疏,網(wǎng)格質(zhì)量太差,等都會使殘差波動。經(jīng)常遇到,一開始下降,然后出現(xiàn)波動,可以降低松弛系數(shù),我的問題就能收斂,但如果網(wǎng)格質(zhì)量不好,是很難的。通常,計算非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,如果問題比較復(fù)雜,會出現(xiàn)這種情況,建議作網(wǎng)格時多下些功夫。理論上說,殘差的震蕩是數(shù)值迭代在計算域內(nèi)傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導(dǎo)致的結(jié)果,與網(wǎng)格亞尺度雷諾數(shù)有關(guān)。例如,通常壓力邊界是主要的反射源,換成OUTFLOW 邊界會好些。這主要根據(jù)經(jīng)驗判斷。所以我說網(wǎng)格和邊界條件是主要因素。

三. 1、網(wǎng)格問題:比如流場內(nèi)部存在尖點等突變,導(dǎo)致網(wǎng)格在局部質(zhì)量存在問題,影響收斂。

2、可以調(diào)整一下courant number,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,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。

3、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courant number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courant 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。

本人覺得可以重點參考第四個回答。另外,如果出現(xiàn)連續(xù)方程殘差很高收斂慢的情況,首先應(yīng)該檢查的是網(wǎng)格質(zhì)量;由于現(xiàn)在大量使用分塊網(wǎng)格,這時要看看兩相鄰塊處的網(wǎng)格大小是不是相差較大,也就是看看有沒有出現(xiàn)cell jump的情況,相鄰網(wǎng)格的大小最好不要超過2倍的關(guān)系,這時出現(xiàn)高連續(xù)方程殘差的一個主要原因,這需要在劃分網(wǎng)格時做好規(guī)劃。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才