fluent中判斷收斂的方法

2016-11-09 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

FLUENT中判斷收斂的方法

判斷計(jì)算是否收斂,沒(méi)有一個(gè)通用的方法。通過(guò)殘差值判斷的方法,對(duì)一些問(wèn)題或許很有效,但在某些問(wèn)題中往往會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。因此,正確的做法是,不僅要通過(guò)殘差值,也要通過(guò)監(jiān)測(cè)所有相關(guān)變量的完整數(shù)據(jù),以及檢查流入與流出的物質(zhì)和能量是否守恒的方法來(lái)判斷計(jì)算是否收斂。

1、監(jiān)測(cè)殘差值。

在迭代計(jì)算過(guò)程中,當(dāng)各個(gè)物理變量的殘差值都達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)時(shí),計(jì)算就會(huì)發(fā)生收斂。Fluent默認(rèn)的收斂標(biāo)準(zhǔn)是:除了能量的殘差值外,當(dāng)所有變量的殘差值都降到低于10-3 時(shí),就認(rèn)為計(jì)算收斂,而能量的殘差值的收斂標(biāo)準(zhǔn)為低于10-6。

2、計(jì)算結(jié)果不再隨著迭代的進(jìn)行發(fā)生變化。

有時(shí)候,因?yàn)槭諗繕?biāo)準(zhǔn)設(shè)置得不合適,物理量的殘差值在迭代計(jì)算的過(guò)程中始終無(wú)法滿(mǎn)足收斂標(biāo)準(zhǔn)。然而,通過(guò)在迭代過(guò)程中監(jiān)測(cè)某些代表性的流動(dòng)變量,可能其值已經(jīng)不再隨著迭代的進(jìn)行發(fā)生變化。此時(shí)也可以認(rèn)為計(jì)算收斂。

3、整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量,動(dòng)量,能量都守恒。

在Flux Reports對(duì)話(huà)框中檢查流入和流出整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量,動(dòng)量,能量是否守恒。守恒,則計(jì)算收斂。不平衡誤差少于0.1%,也可以認(rèn)為計(jì)算是收斂的。

FLUENT中殘差的概念

殘差是cell各個(gè)face的通量之和,當(dāng)收斂后,理論上當(dāng)單元內(nèi)沒(méi)有源項(xiàng)使各個(gè)面流入的通量也就是對(duì)物理量的輸運(yùn)之和應(yīng)該為零。最大殘差或者RSM殘差反映流場(chǎng)與所要模擬流場(chǎng)(只收斂后應(yīng)該得到的流場(chǎng),當(dāng)然收斂后得到的流場(chǎng)與真實(shí)流場(chǎng)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(shù)值精度問(wèn) 題,不可能得到0殘差,對(duì)于單精度計(jì)算一般應(yīng)該低于初始?xì)埐?e-03以下才好,當(dāng)注意具體情況,看各個(gè)項(xiàng)的收斂情況(比方說(shuō)連續(xù)項(xiàng)不易收斂而能量項(xiàng)容易)。

一般在FLUENT中可以進(jìn)行進(jìn)出口流量監(jiān)控,當(dāng)殘差收斂到一定程度后,還要看進(jìn)出口流量是否穩(wěn)定平衡,才可確定收斂與否(翼型計(jì)算時(shí)要監(jiān)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(chǎng),初始條件的不合適會(huì)造成流場(chǎng)的振蕩。有時(shí)流場(chǎng)可能有分離或者回流,這本身是非定?，F(xiàn)象,計(jì)算時(shí)殘差會(huì)在一定程度上發(fā)生振蕩,這是如果進(jìn)出口流量是否達(dá)到穩(wěn)定平衡,也可以認(rèn)為流場(chǎng)收斂。另外fluent缺省采用多重網(wǎng) 格,在計(jì)算后期將多從網(wǎng)格設(shè)置為0可以避免一些波長(zhǎng)的殘差在細(xì)網(wǎng)格上發(fā)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(shí)上好像初始化很關(guān)鍵,對(duì)于收斂。

②、FLUENT的收斂最基礎(chǔ)的是網(wǎng)格的質(zhì)量,計(jì)算的時(shí)候看怎樣選擇CFL數(shù),這個(gè)靠經(jīng)驗(yàn)。

③、首先查找網(wǎng)格問(wèn)題,如果問(wèn)題復(fù)雜比如多相流問(wèn)題,與模型、邊界、初始條件都有關(guān)系。

④、有時(shí)初始條件和邊界條件嚴(yán)重影響收斂性,曾經(jīng)作過(guò)一個(gè)計(jì)算反反復(fù)復(fù),通過(guò)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(gè)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(lái)的話(huà),再算幾步, 看看問(wèn)題大概出在那個(gè)區(qū)域。 C網(wǎng)格,配合第二點(diǎn)作修正,就重建個(gè)更漂亮的,或是更粗略的來(lái)處理。D再找不出來(lái)的話(huà),換個(gè)solver。

⑥、解決的辦法是設(shè)幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),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(rèn)為是收斂了,盡管此時(shí)殘值曲線(xiàn)還沒(méi)有降下來(lái)。

⑦、調(diào)節(jié)松弛因子也能影響收斂,不過(guò)代價(jià)是收斂速度。

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