殘差震蕩
關注創建者：Oler 創建時間：2019-05-24
殘差震蕩的實例教程
一、殘差波動的主要原因：
1、高精度格式；
2、網格太粗；
3、網格質量差；
4、流場本身邊界復雜，流動復雜；
5、模型的不恰當使用。
二、問：在進行穩態計算時候，開始殘差線是一直下降的，可是到后來各種殘差線都顯示為波形波動，是不是不收斂啊？
答：有些復雜或流動環境惡劣情形下確實很難收斂。計算的精度（2 階），網格太疏，網格質量太差，等都會使殘差波動。經常遇到，一開始下降，然后出現波動，可以降低松弛系數，我的問題就能收斂，但如果網格質量不好，是很難的。通常，計算非結構網格，如果問題比較復雜，會出現這種情況，建議作網格時多下些功夫。理論上說，殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導致的結果，與網格亞尺度雷諾數有關。例如，通常壓力邊界是主要的反射源，換成OUTFLOW 邊界會好些。這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
三、
1、網格問題：比如流場內部存在尖點等突變，導致網格在局部質量存在問題，影響收斂（這個問題站長遇到過。在用ICEM對水泵蝸殼劃分結構網格的時候，顯示質量很高，但是殘差一致震蕩，到最后近似一條直線的震蕩。結果差不多正確。后來查找了各種原因，最終發現時網格質量問題。在網格質量檢查的時候，一定要在導出網格時候檢查質量，也就是生成網格后檢查。檢查的時候設定最大質量為0.2（或者稍微高點），這樣質量差的網格才會顯示，如果只有一個兩個網格質量差，設置質量為1是會被忽略的。找到質量差的地方，重點修改這個地方就可以了）。
2、可以調整一下courant number，courant number實際上是指時間步長和空間步長的相對關系，系統自動減小courant數，這種情況一般出現在存在尖銳外形的計算域，當局部的流速過大或者壓差過大時出錯，把局部的網格加密再試一下。
展開 30 FLUENT運行過程中，出現殘差曲線震蕩是怎么回事？如何解決殘差震蕩的問題？殘差震蕩對計算收斂性和計算結果有什么影響？ (#30)
這個問題我也一直在想，看到simwe上有人這么回答的：（順便把相類似的問題的解答也放在一起，方便大家一起解決這類的問題。）
一. 殘差波動的主要原因：1、高精度格式；-2、網格太粗；3、網格質量差；4、流場本身邊界復雜，流動復雜；5、模型的不恰當使用。
二. 問：在進行穩態計算時候，開始殘差線是一直下降的，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：有些復雜或流動環境惡劣情形下確實很難收斂。計算的精度（2 階），網格太疏，網格質量太差，等都會使殘差波動。經常遇到，一開始下降，然后出現波動，可以降低松弛系數，我的問題就能收斂，但如果網格質量不好，是很難的。通常，計算非結構網格，如果問題比較復雜，會出現這種情況，建議作網格時多下些功夫。理論上說，殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導致的結果，與網格亞尺度雷諾數有關。例如，通常壓力邊界是主要的反射源，換成OUTFLOW 邊界會好些。這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
三. 1、網格問題：比如流場內部存在尖點等突變，導致網格在局部質量存在問題，影響收斂。
2、可以調整一下courant number，courant number實際上是指時間步長和空間步長的相對關系，系統自動減小courant數，這種情況一般出現在存在尖銳外形的計算域，當局部的流速過大或者壓差過大時出錯，把局部的網格加密再試一下。
在fluent中，用courant number來調節計算的穩定性與收斂性。一般來說，隨著courant number的從小到大的變化，收斂速度逐漸加快，但是穩定性逐漸降低。
展開 2??
殘差
(
Residual
Force)
這是衡量“不平衡力”的指標。數學上為 $P - I$（外部載荷減去內部抗力）。殘差越小，說明力平衡越精確。如果殘差始終震蕩且不下降，通常需要檢查載荷步或網格。
3?? 能量偏差 (Energy Error/Balance)
評估能量守恒的準則。在顯式動力學或偽靜態分析中，由于引入了人工阻尼或沙漏控制，必須監控“偽能 (Artificial Energy)”與“內能 (Internal Energy)”的比值。通常要求該偏差控制在5%以內，否則結果不可信。
4?? 增量步控制 (Increment Control)
非線性計算不是一次完成的，而是切分成多個增量步。自動步長算法會根據收斂的難易程度自動縮放。如果收斂困難，減小初始步長（Initial Increment）是保命手段。
展開 30
FLUENT運行過程中，出現殘差曲線震蕩是怎么回事？如何解決殘差震蕩的問題？殘差震蕩對計算收斂性和計算結果有什么影響？
一. 殘差波動的主要原因：1、高精度格式； 2、網格太粗；3、網格質量差；4、流場本身邊界復雜，流動復雜；5、模型的不恰當使用。
二. 問：在進行穩態計算時候，開始殘差線是一直下降的，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：有些復雜或流動環境惡劣情形下確實很難收斂。計算的精度（2 階），網格太疏，網格質量太差，等都會使殘差波動。經常遇到，一開始下降，然后出現波動，可以降低松弛系數，我的問題就能收斂，但如果網格質量不好，是很 難的。通常，計算非結構網格，如果問題比較復雜，會出現這種情況，建議作網格時多下些功夫。理論上說，殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射 形成周期震蕩導致的結果，與網格亞尺度雷諾數有關。例如，通常壓力邊界是主要的反射源，換成OUTFLOW 邊界會好些。這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
三. 1、網格問題：比如流場內部存在尖點等突變，導致網格在局部質量存在問題，影響收斂。
2、可以調整一下courant number，courant number實際上是指時間步長和空間步長的相對關系，系統自動減小courant數，這種情況一般出現在存在尖銳外形的計算域，當局部的流速過大或者壓差過大時出錯，把局部的網格加密再試一下。
在fluent中，用courant number來調節計算的穩定性與收斂性。一般來說，隨著courant number的從小到大的變化，收斂速度逐漸加快，但是穩定性逐漸降低。
展開 計算的精度（2階），網格太疏，網格質量太差，
等都會使殘差波動。
經常遇到，一開始下降，然后出現波動，可以降低松弛系數，我的問題就能收斂，但如果網格質
量不好，是很難的。通常，計算非結構網格，如果問題比較復雜，會出現這種情況，
建議作網格時多下些功夫 。
理論上說，殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導致的結果，
與網格亞尺度雷諾數有關。例如，通常壓力邊界是主要的反射源，換成OUTFLOW邊界會好些。
這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
6 殘差——是cell各個Face的通量之和，當收斂后，理論上當單元體內沒有源相時各個面流入的通
量也就是對物理量的輸運之和應該為0。最大殘差或者RSM殘差反映流場與所要模擬流場（指收斂后
應該得到的流場，當然收斂后得到的流場與真實流場之間還是存在一定的差距）的差距，殘差越小
越好，由于存在數值精度問題，不可能得到0殘差，對于單精度計算一般應該低于初始殘差1e-03
以下為好，但還要看具體問題。
一般在Fluent里可以添加進出口流量監控（print or plot），當殘差收斂到一定程度后，
還要看進出口流量是否達到穩定平衡，才可以確認收斂與否。
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適，比如在有激波的
流場，初始條件不合適，會帶來流場的震蕩。有時流場可能有分離或者回流，這本身是非定常現象，
計算時殘差會在一定程度上發生震蕩，這時如果進出口流量是否達到穩定平衡，也可以認為流場收斂了
（前提是要消除其他不合理因數）。另外Fluent缺損地采用多重網格，在計算后期，將多重網格設置
為零可以避免一些波長的殘差在細網格上發生震蕩。
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如果殘差始終震蕩且不下降，通常需要檢查載荷步或網格。
3?? 能量偏差 (Energy Error/Balance)
評估能量守恒的準則。在顯式動力學或偽靜態分析中，由于引入了人工阻尼或沙漏控制，必須監控“偽能 (Artificial Energy)”與“內能 (Internal Energy)”的比值。
30 FLUENT運行過程中，出現殘差曲線震蕩是怎么回事？如何解決殘差震蕩的問題？殘差震蕩對計算收斂性和計算結果有什么影響？ (#30)
這個問題我也一直在想，看到simwe上有人這么回答的：（順便把相類似的問題的解答也放在一起，方便大家一起解決這類的問題。）
一.
理論上說，殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導致的結果，與網格亞尺度雷諾數有關。例如，通常壓力邊界是主要的反射源，換成OUTFLOW 邊界會好些。這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
三、
1、網格問題：比如流場內部存在尖點等突變，導致網格在局部質量存在問題，影響收斂（這個問題站長遇到過。
30
FLUENT運行過程中，出現殘差曲線震蕩是怎么回事？如何解決殘差震蕩的問題？殘差震蕩對計算收斂性和計算結果有什么影響？
一. 殘差波動的主要原因：1、高精度格式； 2、網格太粗；3、網格質量差；4、流場本身邊界復雜，流動復雜；5、模型的不恰當使用。
二. 問：在進行穩態計算時候，開始殘差線是一直下降的，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？
理論上說，殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導致的結果，
與網格亞尺度雷諾數有關。例如，通常壓力邊界是主要的反射源，換成OUTFLOW邊界會好些。
這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
6 殘差——是cell各個Face的通量之和，當收斂后，理論上當單元體內沒有源相時各個面流入的通
量也就是對物理量的輸運之和應該為0。
