Fluent殘差
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-11
Fluent殘差的實(shí)例教程
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(chǎng)耦合項(xiàng)被過(guò)渡簡(jiǎn)化，使得壓力修正方程不能準(zhǔn)確反映流場(chǎng)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(huì)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(jí)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。可
以點(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(shuō)明你的計(jì)算就一定正確，還要看動(dòng)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(dòng)，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？
展開 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(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
怎樣判斷計(jì)算結(jié)果是否收斂？
1、觀察點(diǎn)處的值不再隨計(jì)算步驟的增加而變化；
2、各個(gè)參數(shù)的殘差隨計(jì)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(jì)算中不牽涉到能量）或者是質(zhì)量與能量守恒（計(jì)算中牽涉到能量）。
特別要指出的是，即使前兩個(gè)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?yàn)椋绻沙谝蜃釉O(shè)置得太緊，各參數(shù)在每步計(jì)算的變化都不是太大，也會(huì)使前兩個(gè)判據(jù)得到滿足。此時(shí)就要再看第三個(gè)判據(jù)了。
還需要說(shuō)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(chǎng)求平均的結(jié)果，有時(shí)其大小并不一定代表計(jì)算結(jié)果的好壞，有時(shí)即使計(jì)算的殘差很大，但結(jié)果也許是好的，關(guān)鍵是要看計(jì)算結(jié)果是否符合物理事實(shí)，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(shí)際物理現(xiàn)象上看計(jì)算結(jié)果。比如說(shuō)本斑最近在算的一個(gè)全機(jī)模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害，而且殘差的量級(jí)也總下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因?yàn)榇蠊ソ窍聦?shí)際流動(dòng)情形就是這樣的,不斷有渦的周期性脫落,流場(chǎng)本身就是非定常的,所以解也是波動(dòng)的,處理的時(shí)候取平均就可以了。有時(shí)候我們會(huì)認(rèn)為只要所有的殘差達(dá)到1e-3或者1e-4就是達(dá)到收斂了。其實(shí)這個(gè)1e-3或者1e-4的收斂標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)而言的。在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行比較的。如果你的初值取得好，你的迭代會(huì)很快收斂，但是你的殘差卻依然很高；但是當(dāng)你改變初場(chǎng)到比較不同的值時(shí)，你的殘差開始會(huì)很大，但隨后卻可以很快降低到很低的水平，讓你看起來(lái)心情很好。其實(shí)兩種情況下流場(chǎng)是基本相同的。
由此來(lái)看，判斷是否收斂并不是嚴(yán)格根據(jù)殘差的走向而定的。
展開 FLUENT中可選耦合式和分離式解法。
對(duì)于非穩(wěn)態(tài)問題，unsteady, 則會(huì)出現(xiàn)時(shí)間相關(guān)項(xiàng)的計(jì)算方法選項(xiàng)： 如一階隱式，二階隱式、
注意，顯式只是對(duì)于耦合顯式求解器有效。
PISO適合于瞬態(tài)模擬，特別是時(shí)間步長(zhǎng)較大到情況。取1.0的欠松弛因子可以保證計(jì)算的穩(wěn)定性。或者網(wǎng)格變形度高的地方。但是對(duì)于LES而言，由于LES需要更小的時(shí)間步長(zhǎng)，因此不適合用PISO。LES 最好使用SIMPLE(C)算法。
Courant Number 用來(lái)控制耦合求解的時(shí)間步長(zhǎng)。時(shí)間步長(zhǎng)與courantnumber成正比。因此顯式需嚴(yán)格控制時(shí)間步長(zhǎng)，courant number。
非穩(wěn)態(tài)的殘差圖中，每一次更新都會(huì)使殘差變大，因此會(huì)是一條振蕩的曲線。此外，x軸是對(duì)數(shù)軸，因此每次屏滿了之后都會(huì)重新調(diào)X軸，導(dǎo)致曲線彎曲。
時(shí)間步長(zhǎng)越小，越不容易發(fā)散，特別是顯式計(jì)算對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)的要求很嚴(yán)格。如果在設(shè)定的最大迭代數(shù)（20）內(nèi)還沒收斂，可能是要減小時(shí)間步長(zhǎng)或者減小courant數(shù)。
通過(guò)殘差曲線來(lái)看收斂性：
- 一般的，殘差下降三個(gè)數(shù)量級(jí)表示至少達(dá)到了定性的收斂，流場(chǎng)的主要特征已經(jīng)形成。
- 壓力基求解器的能量殘差應(yīng)該下降到10-6以下
- 檢查全局通量守恒：檢查（NetResults)應(yīng)該小于通過(guò)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(duì)一些病態(tài)問題，差質(zhì)量的網(wǎng)格或者不合理的求解器設(shè)置都會(huì)出現(xiàn)數(shù)值的不穩(wěn)定性。
變現(xiàn)為殘差曲線上揚(yáng)（不收斂，發(fā)散）或者幾乎水平（不下降）
發(fā)散意味著守恒方程的不平衡增加。
展開 3、在fluent中，用courant number來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)算的穩(wěn)定性與收斂性。一般來(lái)說(shuō)，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(jì)算的過(guò)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(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。
4、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(shí)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(guò)2倍的關(guān)系，這時(shí)出現(xiàn)高連續(xù)方程殘差的一個(gè)主要原因，這需要在劃分網(wǎng)格時(shí)做好規(guī)劃。
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對(duì)文章中具體內(nèi)容感興趣或者對(duì)使用CATIA幾何建模，ANSYS ICEM網(wǎng)格生成，Pointwise軟件使用方法，ANSYS Fluent軟件，CFD++軟件，STARCCM軟件及開源軟件SU2軟件感興趣的讀者可以關(guān)注技術(shù)鄰賬號(hào)：Oler。
展開 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(chǎng)耦合項(xiàng)被過(guò)渡簡(jiǎn)化，使得壓力修正方程不能準(zhǔn)確反映流場(chǎng)的變化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。可以試驗(yàn)SIMPLEC方法，應(yīng)該會(huì)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(jí)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。可以點(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(shuō)明你的計(jì)算就一定正確，還要看動(dòng)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(dòng)，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(cè)量在繼續(xù)迭代之后不會(huì)發(fā)生波動(dòng)，也可以認(rèn)為你的解是收斂的。
展開 
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Fluent殘差的最新內(nèi)容
wx_fmt=png" width="100%"></p><p>上述設(shè)置使得Fluent不以殘差作為收斂的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要對(duì)計(jì)算的物理量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以其來(lái)判斷是否收斂。</p><p><br></p><p><strong>7.4 監(jiān)測(cè)物理量</strong></p><p><br></p><p>監(jiān)測(cè)噴嘴出口的質(zhì)量流量，以此來(lái)判斷收斂性。
在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行比較的。如果你的初值取得好，你的迭代會(huì)很快收斂，但是你的殘差卻依然很高；但是當(dāng)你改變初場(chǎng)到比較不同的值時(shí)，你的殘差開始會(huì)很大，但隨后卻可以很快降低到很低的水平，讓你看起來(lái)心情很好。其實(shí)兩種情況下流場(chǎng)是基本相同的。
由此來(lái)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(chǎng)中具有特征意義的點(diǎn)，監(jiān)測(cè)其速度，壓力，溫度等的變化情況。
在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行比較的。如果你的初值取得好，你的迭代會(huì)很快收斂，但是你的殘差卻依然很高；但是當(dāng)你改變初場(chǎng)到比較不同的值時(shí)，你的殘差開始會(huì)很大，但隨后卻可以很快降低到很低的水平，讓你看起來(lái)心情很好。其實(shí)兩種情況下流場(chǎng)是基本相同的。
由此來(lái)看，判斷是否收斂并不是嚴(yán)格根據(jù)殘差的走向而定的。
一、殘差波動(dòng)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(chǎng)本身邊界復(fù)雜，流動(dòng)復(fù)雜；
5、模型的不恰當(dāng)使用。
二、問：在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)候，開始?xì)埐罹€是一直下降的，可是到后來(lái)各種殘差線都顯示為波形波動(dòng)，是不是不收斂啊？
答：有些復(fù)雜或流動(dòng)環(huán)境惡劣情形下確實(shí)很難收斂。計(jì)算的精度（2 階），網(wǎng)格太疏，網(wǎng)格質(zhì)量太差，等都會(huì)使殘差波動(dòng)。經(jīng)常遇到，一開始下降，然后出現(xiàn)波動(dòng)
(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(shuō)明你的計(jì)算就一定正確，還要看動(dòng)量方程的迭代計(jì)算。
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。
(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(shuō)明你的計(jì)算就一定正確，還要看動(dòng)量
方程的迭代計(jì)算。
FLUENT中可選耦合式和分離式解法。
對(duì)于非穩(wěn)態(tài)問題，unsteady, 則會(huì)出現(xiàn)時(shí)間相關(guān)項(xiàng)的計(jì)算方法選項(xiàng)： 如一階隱式，二階隱式、
注意，顯式只是對(duì)于耦合顯式求解器有效。
PISO適合于瞬態(tài)模擬，特別是時(shí)間步長(zhǎng)較大到情況。取1.0的欠松弛因子可以保證計(jì)算的穩(wěn)定性。或者網(wǎng)格變形度高的地方。但是對(duì)于LES而言，由于LES需要更小的時(shí)間步長(zhǎng)，因此不適合用PISO。LES 最好使用SIMPLE(
11、Workbench
實(shí)現(xiàn)FLUENT與ANSOFT的雙向耦合
當(dāng)耦合fluent與Ansoft時(shí)，表面損失可以伴隨體積損失一起被映射
可以在workbench中檢測(cè)FLUENT求解殘差
提高在ANSYS Workbench使用ANSYS FLUENT tutorial增強(qiáng)參數(shù)分析性能
用戶可以為FLUENT
Setup單元格通過(guò)注冊(cè)或注銷自定義scheme文件建立上下文菜單
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。
