FLUENT中的非穩態的殘差曲線

FLUENT中可選耦合式和分離式解法。

對于非穩態問題,unsteady, 則會出現時間相關項的計算方法選項: 如一階隱式,二階隱式、

注意,顯式只是對于耦合顯式求解器有效。

PISO適合于瞬態模擬,特別是時間步長較大到情況。取1.0的欠松弛因子可以保證計算的穩定性。或者網格變形度高的地方。但是對于LES而言,由于LES需要更小的時間步長,因此不適合用PISO。LES 最好使用SIMPLE(C)算法。

 

Courant Number 用來控制耦合求解的時間步長。時間步長與courantnumber成正比。因此顯式需嚴格控制時間步長,courant number。

非穩態的殘差圖中,每一次更新都會使殘差變大,因此會是一條振蕩的曲線。此外,x軸是對數軸,因此每次屏滿了之后都會重新調X軸,導致曲線彎曲。

時間步長越小,越不容易發散,特別是顯式計算對時間步長的要求很嚴格。如果在設定的最大迭代數(20)內還沒收斂,可能是要減小時間步長或者減小courant數。

 

 通過殘差曲線來看收斂性:

- 一般的,殘差下降三個數量級表示至少達到了定性的收斂,流場的主要特征已經形成。

- 壓力基求解器的能量殘差應該下降到10-6以下

- 檢查全局通量守恒:檢查(NetResults)應該小于通過邊界通量的最小值的1%。(在Reports ->fluxes->mass flowrate->boundaries, 再compute)。

 收斂遇到困難????

  • 對一些病態問題,差質量的網格或者不合理的求解器設置都會出現數值的不穩定性。

  1. 變現為殘差曲線上揚(不收斂,發散)或者幾乎水平(不下降)

  2. 發散意味著守恒方程的不平衡增加。(Imbalance)

  3. 沒收斂的結果會誤導使用者


  • 解決辦法

  1. 確保研究的問題是物理合理的(也許物理模型建錯了)

  2. 用一階離散格式計算一個初場(更加接近真實的初始化)

  3. 對于壓力基求解器,減小松弛因子(小的松弛因子可以增加收斂穩定性,但是會減慢收斂速度)

  4. 對于密度基求解器,減小courant number (FLUENT最好剛開始使用較小的courant number,否則容易導致迭代發散,然后觀察殘差,將其逐漸加大)。

  5. 實在不行,就只能重新生成網格或者加密質量差的網格( 網格自適應不能提高扭曲大的網格質量)


 注意啦,對于密度基求解器,即使穩態問題也存在瞬態項。因此必須要用courant number限制時間步長。

- 對于顯式求解器,courant number<2

- 對于隱式求解器,courant number<5

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