[轉(zhuǎn)載]fluent中殘差曲線continuity不收斂的問題

continuity不收斂的問題

(1)連續(xù)性方程不收斂是怎么回事? 

在計(jì)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(xiàng)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。
你可以試驗(yàn)SIMPLEC方法,應(yīng)該會收斂快些。

在計(jì)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(jì)算結(jié)果與上次計(jì)算結(jié)果的差別,如果別的條件收斂了,就差它?？梢渣c(diǎn)report,打開里面FLUX選項(xiàng),算出進(jìn)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(gè)收斂的快并不能說明你的計(jì)算就一定正確,還要看動量方程的迭代計(jì)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) 正在學(xué)習(xí)Fluent,模擬圓管內(nèi)的流動,速度入口,出口outflow運(yùn)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,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%,并且其他檢測量在繼續(xù)迭代之后不會發(fā)生波動,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對聯(lián)系方程收斂沒有提高的話,可以嘗試使用coupled solver。另外,對于梯度的計(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。

一些情況:

1.監(jiān)測流場某個(gè)變量來判斷收斂更合理一些.
2.網(wǎng)格質(zhì)量.
3.Velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flow
problems.

(4)要加速continuity收斂該設(shè)置那些參數(shù)?

感覺需要調(diào)整courant number
FLUENT 中courant number是在耦合求解的時(shí)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(qiáng)穩(wěn)定性。
courant number 實(shí)際上是指時(shí)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(jì)算域,當(dāng)局部的流速過大或者壓差過大時(shí)出錯(cuò),把局部的網(wǎng)格加密再試一下。
在fluent 中,用courant number 來調(diào)節(jié)計(jì)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(jì)算的過程中,最好是把ourant 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(gè)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。

個(gè)人認(rèn)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(xiàng)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。

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(xì)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,FSM

(1)SIMPLE(semi-implicit method for pressure-linked equations)半隱式連接壓力方程方法,是FLUENT的默認(rèn)格式。

(2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent)。對于簡單的問題收斂非?？焖?不對壓力進(jìn)行修正,所以壓力松弛因子可以設(shè)置為1

(3)Pressure-Implicit with Splitting of Operators (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)Fractional Step Method (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)

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(rèn)采用一階格式。容易收斂,但精度較差,主要用于初值計(jì)算。

(2)Power Lar.冪率格式,當(dāng)雷諾數(shù)低于5時(shí),計(jì)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?cái)嗾`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(monotone upstream-centered schemes for conservation laws).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(shí)更精確。

(5)QUICK(Quadratic upwind interpolation)格式。此格式用于四邊形/六面體時(shí)具有三階精度,用于雜交網(wǎng)格或三角形/四面體時(shí)只具有二階精度。

三、梯度插值梯度插值主要是針對擴(kuò)散項(xiàng)。

FLUENT有三種梯度插值方案:green-gauss cell-based,Green-gauss node-based,least-quares cell based.

(1)格林-高斯基于單元體。求解方法可能會出現(xiàn)偽擴(kuò)散。

(2)格林-高斯基于節(jié)點(diǎn)。 求解更精確,最小化偽擴(kuò)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(diǎn)的格林-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(shí)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(xiàng)導(dǎo)致收斂困難或出現(xiàn)非物理解時(shí)使用此格式。

(4)second order(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)Body Force Weighted體積力。當(dāng)體積力很大時(shí),如高雷諾數(shù)自然對流或高回旋流動中采用此格式。