Fluent殘差發散
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent殘差發散的實例教程
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。
變現為殘差曲線上揚（不收斂，發散）或者幾乎水平（不下降）
發散意味著守恒方程的不平衡增加。
展開 3、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。所以具體的問題，在計算的過程中，最好是把courant number從小開始設置，看看迭代殘差的收斂情況，如果收斂速度較慢而且比較穩定的話，可以適當的增加courant number的大小，根據自己具體的問題，找出一個比較合適的courant number，讓收斂速度能夠足夠的快，而且能夠保持它的穩定性。
4、如果出現連續方程殘差很高收斂慢的情況，首先應該檢查的是網格質量；由于現在大量使用分塊網格，這時要看看兩相鄰塊處的網格大小是不是相差較大，也就是看看有沒有出現cell jump的情況，相鄰網格的大小最好不要超過2倍的關系，這時出現高連續方程殘差的一個主要原因，這需要在劃分網格時做好規劃。
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展開 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 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。表示某次迭代與上一次迭代在所有cells積分的差值，continuty表示連續性方程的殘差
(3)
正在學習Fluent,模擬圓管內的流動，速度入口，出口outflow運行后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？
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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
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
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
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(
