Fluent瞬態殘差
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent瞬態殘差的視頻教程
fluent 離心風機穩態瞬態仿真分析及動畫制作
1、講述了離心風機流體域提取方法及旋轉域畫法注意事項； 2、講述了基于ICEM CFD軟件離心風機網格劃分方法； 3、講述了離心風機穩態MRF模型參數含義及設置方法； 4、講述了離心風機瞬態模型參數含義及設置方法； 5、講述了基于fluent的離心風機后處理云圖、矢量圖、流線圖等生成方法； 6、講述了動畫的設置方法及保存、查看；
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基于FLUENT的西科斯基S97共軸直升機旋翼啟動過程瞬態氣動仿真
課程介紹： 本案例采用fluent的滑移網格模擬共軸直升機在旋翼啟動過程中的流場情況，模擬旋翼從停止到穩定轉速時的氣動情況。需要注意的是這個課程介紹的是旋翼的啟動過程，沒有涉及直升機旋翼的變距仿真。 本次算例：S97共軸直升機的上下兩個旋翼的轉向相反，且雙旋翼在5秒內從0RPM以一定規律增加120RPM并穩定旋轉，查看旋翼啟動過程的氣動特性；
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Fluent瞬態殘差的實例教程
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 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？
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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對文章中具體內容感興趣或者對使用CATIA幾何建模，ANSYS ICEM網格生成，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注技術鄰賬號：Oler。
展開 本案例利用Fluent中的滑移網格模型（RBM)，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對4119槳的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。
本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。
與Fluent MRF 旋轉機械（一）的結果相比，瞬態計算結果與實驗值更為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）和流體流動（Fluent）
由于用的版本較老，因此無法通過一個fluent建立interface，此處為了利用fluent meshing劃分網格，采用了三個fluent模塊。分別進行外部流場網格劃分、內部流場網格劃分和流場計算。
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
左邊為入口，右邊為出口。
下圖為外部流場幾何圖。
下圖為內部流場幾何圖。
3 FLUENT MESHING設置
采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。由于穩態計算結果比較可信，此處選擇了相同的劃分的方式與尺寸。
4 FLUENT 設置
4.1 General設置與網格導入
首先將保存的外部流場網格導入。然后通過附加case文件的方式，將內部流場網格導入。
由于是瞬態求解問題，此處設置為瞬態態計算模式。
4.2 滑移條件設置
其他的條件設置與Fluent MRF 旋轉機械（一）一致，因此相同的設置不再闡述，僅有內部流場網格部分不一致。因此對內部流場網格進行了重新設置。
4.3 計算設置
進行初始化，以0.0001s的時間步長進行計算。
開啟阻力監測，本案例阻力尚未達到穩定，但已經超過274N。推力仿真表現已優于MRF的計算結果。
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本案例利用Fluent中的DEM模型，對管道運輸進行流體仿真，主要是對管路顆粒運輸過程進行診斷，防止出現顆粒陷入死循環，導入管路阻塞和浪費。因此進行相關的管路氣力運輸可以按照本文的相關設置進行仿真計算。
1 workbench 設置
本案例具體設置如下圖 ：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
本案例的管道模型十分簡單，為幾段簡易管路組成 。具體的幾何模型與邊界條件如下所示
<p>本案例利用Fluent中的滑移網格（RBM）模型，對離心泵性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對離心泵的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。本文的相關設置依托于<a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MTg5ODU3Ng==&mid=2247485266&idx=1&
<p class="ql-align-justify">CFD是工業仿真領域重要分支之一，也是高性能計算的主要應用場景之一。本期選取了CFD領域典型的場景，基于滑移網格方法的旋轉機械流場分析，滑移網格方式進行旋轉機械計算可以獲得定轉子之間的時間精確解，精度相比穩態計算更高，計算要求也更苛刻，軟件也是采用CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于<strong style="color:
本案例利用Fluent中的滑移網格模型（RBM)，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對4119槳的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。
本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。
與Fluent MRF 旋轉機械（一）的結果相比，瞬態計算結果與實驗值更為接近。
1 workbench 設置
1.1
使用 Ansys Fluent 執行船體在逆海波浪中移動的升沉和縱搖仿真示例。流體體積或 VOF 模型用于求解此明渠流動示例。在此示例中，使用明渠波浪邊界條件生成淺層波浪，而使用動態網格對 wigley 船體的運動進行建模。使用用戶定義函數 (UDF) 將運動限制為 4 個自由度 (DOF)。為了避免出口處的數值反射（非物理結果/波浪反射），使用了數值海灘選項。 Fluent 案例文件供下載
<p><strong>1. 可壓縮流動概念</strong></p><p><br></p><p>對于部分易于壓縮的流體，如果計算域內各處壓力變化很大則密度變化也很大。如Ma大于0.3，則密度變化不可忽略，屬可壓縮流動。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5QicllYYB1LGxLRsmlVsOEBfSjtFdaGMzN7ic648ibUGicar0SNNCnH5AoX17gQ
<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.穩態與瞬態 </strong></p><p> </p><p>穩態與瞬態是流體計算為了方便而提出的概念，實際上任何流動、傳熱問題都應該是瞬態的，因為這些現象總是在時間維度上進行的。</p><p><br></p><p>但是實際上部分流動、傳熱問題在一定的時間之后，不再隨時間而變化，達到了穩定的狀態，當我們只考慮穩定之后的狀態時，就可以用穩態進行計算；而如果我們想要研究達到穩態之前的狀態
王鑫鑫
安世亞太沈陽分公司
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計算齒輪泵工作過程中的性能參數，本文僅以內嚙合齒輪為例，介紹了仿真主要方法，對于其他類型如外嚙合齒輪泵可以此為參考，選擇合適的方法。
CFD是工業仿真領域重要分支之一，也是高性能計算的主要應用場景之一。本期選取了CFD領域典型的場景，基于滑移網格方法的旋轉機械流場分析，滑移網格方式進行旋轉機械計算可以獲得定轉子之間的時間精確解，精度相比穩態計算更高，計算要求也更苛刻，軟件也是采用CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于“神工坊”高性能工業仿真平臺的CFD瞬態計算，和其他仿真云平臺進行效率對比如何。
一、模型與網格
