Fluent殘差收斂
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent殘差收斂的實例教程
Fluent默認的收斂標準是：除能量的殘差值外，當所有變量的殘差值都降到低于１０－３時，就認為計算收斂，而能量的殘差值的收斂標準為低于１０－６
怎樣判斷計算結果是否收斂？
1、觀察點處的值不再隨計算步驟的增加而變化；
2、各個參數的殘差隨計算步數的增加而降低，最后趨于平緩；
3、要滿足質量守恒（計算中不牽涉到能量）或者是質量與能量守恒（計算中牽涉到能量）。
特別要指出的是，即使前兩個判據都已經滿足了，也并不表示已經得到合理的收斂解了，因為，如果松弛因子設置得太緊，各參數在每步計算的變化都不是太大，也會使前兩個判據得到滿足。此時就要再看第三個判據了。
還需要說明的就是,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求平均的結果，有時其大小并不一定代表計算結果的好壞，有時即使計算的殘差很大，但結果也許是好的，關鍵是要看計算結果是否符合物理事實，即殘差的大小與模擬的物理現象本身的復雜性有關，必須從實際物理現象上看計算結果。比如說本斑最近在算的一個全機模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害，而且殘差的量級也總下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因為大攻角下實際流動情形就是這樣的,不斷有渦的周期性脫落,流場本身就是非定常的,所以解也是波動的,處理的時候取平均就可以了。有時候我們會認為只要所有的殘差達到1e-3或者1e-4就是達到收斂了。其實這個1e-3或者1e-4的收斂標準是相對而言的。在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準進行比較的。如果你的初值取得好，你的迭代會很快收斂，但是你的殘差卻依然很高；但是當你改變初場到比較不同的值時，你的殘差開始會很大，但隨后卻可以很快降低到很低的水平，讓你看起來心情很好。其實兩種情況下流場是基本相同的。
由此來看，判斷是否收斂并不是嚴格根據殘差的走向而定的。
展開 continuity不收斂的問題
（1）連續性方程不收斂是怎么回事？
在計算過程中其它指數都收斂了，就continuity不收斂是怎么回事。
這和fluent程序的求解方法SIMPLE有關。SIMPLE根據連續方程推導出壓力修正方法求解壓力。由于連續方程中
流場耦合項被過渡簡化，使得壓力修正方程不能準確反映流場的變化，從而導致該方程收斂緩慢。
你可以試驗SIMPLEC方法，應該會收斂快些。
在計算模擬中，continuity總不收斂，除了加密網格，還有別的辦法嗎？別的條件都已經收斂了，就差它自己
了，還有收斂的標準是什么？是不是到了一定的尺度就能收斂了，比如10－e5具體的數量級就收斂了
continuity
是質量殘差，具體是表示本次計算結果與上次計算結果的差別，如果別的條件收斂了，就差它。可
以點report，打開里面FLUX選項，算出進口與出口的質量流量差，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？
是質量守恒方程的反映，也就是連續性的殘差。這個收斂的快并不能說明你的計算就一定正確，還要看動量
方程的迭代計算。
展開 觀點1
fluent默認的收斂標準是：除能量的殘差值外，當所有變量的殘差值都降到低于１e－３時，就認為計算收斂，而能量的殘差值的收斂標準為低于１e－６
怎樣判斷計算結果是否收斂？
1、觀察點處的值不再隨計算步驟的增加而變化；
2、各個參數的殘差隨計算步數的增加而降低，最后趨于平緩；
3、要滿足質量守恒（計算中不牽涉到能量）或者是質量與能量守恒（計算中牽涉到能量）。
特別要指出的是，即使前兩個判據都已經滿足了，也并不表示已經得到合理的收斂解了，因為，如果松弛因子設置得太緊，各參數在每步計算的變化都不是太大，也會使前兩個判據得到滿足。此時就要再看第三個判據了。
還需要說明的就是,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求平均的結果，有時其大小并不一定代表計算結果的好壞，有時即使計算的殘差很大，但結果也許是好的，關鍵是要看計算結果是否符合物理事實，即殘差的大小與模擬的物理現象本身的復雜性有關，必須從實際物理現象上看計算結果。比如說本斑最近在算的一個全機模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害，而且殘差的量級也總下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因為大攻角下實際流動情形就是這樣的,不斷有渦的周期性脫落,流場本身就是非定常的,所以解也是波動的,處理的時候取平均就可以了。有時候我們會認為只要所有的殘差達到1e-3或者1e-4就是達到收斂了。其實這個1e-3或者1e-4的收斂標準是相對而言的。在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準進行比較的。如果你的初值取得好，你的迭代會很快收斂，但是你的殘差卻依然很高；但是當你改變初場到比較不同的值時，你的殘差開始會很大，但隨后卻可以很快降低到很低的水平，讓你看起來心情很好。其實兩種情況下流場是基本相同的。
由此來看，判斷是否收斂并不是嚴格根據殘差的走向而定的。
展開 收斂表示仿真軟件已經把流場反復修正到位，可以結束仿真運算了。
如何判斷仿真是否已經收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標準，可能把沒有收斂的錯誤結果當作收斂結果接受了。
收緊收斂標準，又會多運行很多步，白白浪費很多時間。
所以，我們希望有個放之四海而皆準的收斂標準，在仿真運行到收斂的時候，正好結束仿真。這個標準，不是一個數，不是一個公式。從把握全局標準的殘差，到追求終局目標的設計參數，最后深挖局部觀察的流動現象。從表及里，一層層剝開。看完這三層，才敢說是否已經收斂。
一、全局標準
殘差——仿真軟件估算的誤差
常規的收斂判斷是：殘差小到十的負四次方、負六次方……。
對于簡單算例，直接用軟件給你的標準，殘差達到標準就認為收斂。
對于復雜算例，誰也無法只用殘差判斷是否收斂。
仿真軟件運行幾十步后，殘差完成了漂亮的跳水，就不死不活地上上下下波動。
你猜不透，殘差背后，仿真軟件是在辛苦地修正流場，還是在攪亂流場。
你猜不透，殘差下降到十的負六次方，表示流動已經修正合理，還是軟件根本忽視了不合理的分布。殘差只是軟件估算的整個流場的殘余誤差，并沒有告訴你流場在發生什么。
計算機不能自動設置一個收斂準則，取代你的判斷，所以你有存在的價值。
二、終局目標
換個思路，仿真的終局目標就是獲得設計參數。如果你要算阻力，為什么不直接觀察阻力變化？直接觀察你關心的參數變化。例如：阻力、升力、薄弱點的溫度、漩渦附近的壓強、摻混處的濃度。管它殘差如何，反正你又不用殘差做設計。只要你最掛念的位置沒有出問題，你最關注的設計參數平穩下來，這個仿真結果基本可以用了。
如果阻力還在持續下降，即使殘差再小，你也不敢說收斂了，還要繼續運行。
展開 西班牙的立體主義畫家 胡安.格里斯
收斂表示仿真軟件已經把流場反復修正到位，可以結束仿真運算了。
如何判斷仿真是否已經收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標準，可能把沒有收斂的錯誤結果當作收斂結果接受了。
收緊收斂標準，又會多運行很多步，白白浪費很多時間。
所以，我們希望有個放之四海而皆準的收斂標準，在仿真運行到收斂的時候，正好結束仿真。
這個標準，不是一個數，不是一個公式。從把握全局標準的殘差，到追求終局目標的設計參數，最后深挖局部觀察的流動現象。從表及里，一層層剝開。
看完這三層，才敢說是否已經收斂。
一、全局標準
殘差——仿真軟件估算的誤差
常規的收斂判斷是：殘差小到十的負四次方、負六次方……。
對于簡單算例，直接用軟件給你的標準，殘差達到標準就認為收斂。
對于復雜算例，誰也無法只用殘差判斷是否收斂。
仿真軟件運行幾十步后，殘差完成了漂亮的跳水，就不死不活地上上下下波動。
你猜不透，殘差背后，仿真軟件是在辛苦地修正流場，還是在攪亂流場。
你猜不透，殘差下降到十的負六次方，表示流動已經修正合理，還是軟件根本忽視了不合理的分布。
殘差只是軟件估算的整個流場的殘余誤差，并沒有告訴你流場在發生什么。
大形勢與你有什么關系，大趨勢好的時候也有賠錢的，大形勢不好的時候，也有賺錢的。
殘差與你有什么關系，殘差小的時候，也有流場亂的，殘差大的時候，也有流場收斂的。
沒有人可以只用股票指數炒股賺錢。沒有人可以只用殘差判斷復雜算例收斂情況。
計算機不能自動設置一個收斂準則，取代你的判斷，所以你有存在的價值。
你抱怨的就是你存在的意義。
二、終局目標
換個思路，仿真的終局目標就是獲得設計參數。如果你要算阻力，為什么不直接觀察阻力變化？
展開 
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在非線性分析中，計算不收斂是所有工程師的噩夢。理解這幾個概念是調試模型的關鍵。
1?? 收斂性 (
Convergence
)
迭代計算中，數值解趨于真實解的過程。當力平衡誤差和位移增量減小到預設容差（Tolerance）以內，即認為該步收斂。不收斂通常意味著模型存在剛體位移、接觸設置沖突或材料極度非線性。
2??
殘差
wx_fmt=png" width="100%"></p><p>上述設置使得Fluent不以殘差作為收斂的標準，因此需要對計算的物理量進行監測，以其來判斷是否收斂。</p><p><br></p><p><strong>7.4 監測物理量</strong></p><p><br></p><p>監測噴嘴出口的質量流量，以此來判斷收斂性。
<p><strong>1. Fluent質量和能量守恒</strong></p><p> </p><p><br></p><p>Fluent收斂性的判斷有時候很讓人頭疼，我們在<a href="http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwMTAyNTc0Mw==&mid=2247484534&idx=1&sn=db4738de2b696dca35478b49731ddc9a
<p><strong>0. 偽瞬態作用</strong></p><p> </p><p><br></p><p>為什么要使用偽瞬態的算法？偽瞬態的作用實際上是增加收斂性的，當你的穩態計算收斂性不好時，可以將穩態計算更改為偽瞬態計算，收斂性會增強。</p><p><br></p><p>當然還可以通過前面所說的降低松弛因子的方式來增強收斂性。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn
<p><strong>1. Fluent迭代計算流程</strong></p><p> </p><p><strong>1.1 計算流程</strong></p><p><br></p><p>在講述收斂之前，我們先了解一下Fluent是如何進行迭代求解的。</p><p>在建模劃分網格后，通過一系列設置，單擊Calculation，Fluent開始計算，其流程如下：</p><ol><li>根據初始化值，假設流場物理量初值為
fluent模擬相變材料的問題，初始化的時候出現警告，后續計算一直不收斂
對于成熟的Fluent案例，出現計算不收斂的情況是非常正常的，此時，有針對性的加密大梯度變量區域的網格，能夠有效減少數值振蕩，從而加速收斂。可以認為是一劑非常可靠的“廣譜抗生素”。
廣譜抗生素是常見的消炎藥，如阿奇霉素、頭孢等。當感染是由多種細菌引起的，或者不清楚是哪種細菌引起的時候，就會考慮盡量用廣譜的抗生素，因為能夠覆蓋更多可能的病原。
本文授權轉載自訂閱號：南流坊
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從噴水器和真空系統到燃氣灶和按摩浴缸，再到化油器和燃油噴射系統，噴嘴在許多工程應用中都很常見。噴嘴是具有不同橫截面積的幾何結構，其目的是控制流經噴嘴流體的特性。它們通常用于改變（增加）流體流動的速度。噴嘴的核心是質量守恒和動量守恒。
對于密度恒定的不可壓縮流
廣譜抗生素是常見的消炎藥，如阿奇霉素、頭孢等。當感染是由多種細菌引起的，或者不清楚是哪種細菌引起的時候，就會考慮盡量用廣譜的抗生素，因為能夠覆蓋更多可能的病原。
與之對應的就是“窄譜抗生素”，它是專門殺滅某一種或一類細菌的藥物；當然，此類藥物的應用場景就比較小了，我們通常需要對感染部位進行一系列的細菌培養，才能確定細菌的種類，再對癥下藥。
抗生素是常見的消炎藥
收斂表示仿真軟件已經把流場反復修正到位，可以結束仿真運算了。
如何判斷仿真是否已經收斂，讓我們很為難。
放寬收斂標準，可能把沒有收斂的錯誤結果當作收斂結果接受了。
收緊收斂標準，又會多運行很多步，白白浪費很多時間。
所以，我們希望有個放之四海而皆準的收斂標準，在仿真運行到收斂的時候，正好結束仿真。這個標準，不是一個數，不是一個公式。
