Fluent殘差計算的案例
FLUENT中的非穩(wěn)態(tài)的殘差曲線
FLUENT中可選耦合式和分離式解法。
對于非穩(wěn)態(tài)問題，unsteady, 則會出現(xiàn)時間相關(guān)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(tài)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(wěn)定性。或者網(wǎng)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(wěn)態(tài)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(shù)軸，因此每次屏滿了之后都會重新調(diào)X軸，導(dǎo)致曲線彎曲。
時間步長越小，越不容易發(fā)散，特別是顯式計算對時間步長的要求很嚴格。如果在設(shè)定的最大迭代數(shù)（20）內(nèi)還沒收斂，可能是要減小時間步長或者減小courant數(shù)。
通過殘差曲線來看收斂性：
- 一般的，殘差下降三個數(shù)量級表示至少達到了定性的收斂，流場的主要特征已經(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(tài)問題，差質(zhì)量的網(wǎng)格或者不合理的求解器設(shè)置都會出現(xiàn)數(shù)值的不穩(wěn)定性。
變現(xiàn)為殘差曲線上揚（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 [問題討論]Fluent殘差收斂標準問題
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(jié)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(shù)的殘差隨計算步數(shù)的增加而降低，最后趨于平緩；
3、要滿足質(zhì)量守恒（計算中不牽涉到能量）或者是質(zhì)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(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，因為，如果松弛因子設(shè)置得太緊，各參數(shù)在每步計算的變化都不是太大，也會使前兩個判據(jù)得到滿足。此時就要再看第三個判據(jù)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(jié)果，有時其大小并不一定代表計算結(jié)果的好壞，有時即使計算的殘差很大，但結(jié)果也許是好的，關(guān)鍵是要看計算結(jié)果是否符合物理事實，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)，必須從實際物理現(xiàn)象上看計算結(jié)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(jù)殘差的走向而定的。
展開 [問題討論]Fluent殘差震蕩問題
3、在fluent中，用courant number來調(diào)節(jié)計算的穩(wěn)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(wěn)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(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?shù)脑黾觕ourant number的大小，根據(jù)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(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2倍的關(guān)系，這時出現(xiàn)高連續(xù)方程殘差的一個主要原因，這需要在劃分網(wǎng)格時做好規(guī)劃。
鄭重聲明：本文由不吃醋的貓發(fā)布，所有內(nèi)容僅代表個人觀點。版權(quán)歸懶貓窩窩和不吃醋的貓共有，歡迎轉(zhuǎn)載。原文鏈接：http://www.lanmaowang.com/?p=35723。
對文章中具體內(nèi)容感興趣或者對使用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：Oler。
展開 聊聊CFD計算中的殘差
越接近正確值，殘差越小。 采用此方法計算得到的殘差值如下表所示。
【轉(zhuǎn)載】Fluent中殘差曲線continuity不收斂的問題
在計算過程中其它指數(shù)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(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(dǎo)致該方程收斂緩慢。
你可以試驗SIMPLEC方法，應(yīng)該會收斂快些。
在計算模擬中，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(shù)量級就收斂了
continuity
是質(zhì)量殘差，具體是表示本次計算結(jié)果與上次計算結(jié)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(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(xù)性方程的殘差
(3)
正在學(xué)習(xí)Fluent,模擬圓管內(nèi)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 CAE黑話：收斂性、殘差與計算控制
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(diào)試模型的關(guān)鍵。
1?? 收斂性 (
Convergence
)
迭代計算中，數(shù)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(yù)設(shè)容差（Tolerance）以內(nèi)，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(shè)置沖突或材料極度非線性。
2??
殘差
(
Residual
Force)
這是衡量“不平衡力”的指標。數(shù)學(xué)上為 $P - I$（外部載荷減去內(nèi)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(wǎng)格。
3?? 能量偏差 (Energy Error/Balance)
評估能量守恒的準則。在顯式動力學(xué)或偽靜態(tài)分析中，由于引入了人工阻尼或沙漏控制，必須監(jiān)控“偽能 (Artificial Energy)”與“內(nèi)能 (Internal Energy)”的比值。通常要求該偏差控制在5%以內(nèi)，否則結(jié)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(jù)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 有限元計算殘差收斂多大視為收斂？
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(jié)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(shù)的殘差隨計算步數(shù)的增加而降低，最后趨于平緩；
3、要滿足質(zhì)量守恒（計算中不牽涉到能量）或者是質(zhì)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(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，因為，如果松弛因子設(shè)置得太緊，各參數(shù)在每步計算的變化都不是太大，也會使前兩個判據(jù)得到滿足。此時就要再看第三個判據(jù)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(jié)果，有時其大小并不一定代表計算結(jié)果的好壞，有時即使計算的殘差很大，但結(jié)果也許是好的，關(guān)鍵是要看計算結(jié)果是否符合物理事實，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)，必須從實際物理現(xiàn)象上看計算結(jié)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(jù)殘差的走向而定的。
展開 如何在集群環(huán)境中使用fluent計算——fluent并行計算初步（超小白入門，老鳥略過：
現(xiàn)在國內(nèi)的開放式機群環(huán)境越來越多，許多都部署了fluent（大好事），不過還是有許多人不太清楚如何利用這些有用的資源。這里結(jié)合我所在單位的情況做一個簡單的介紹，其他的機群環(huán)境大同小異。
1、
什么是機群？有什么特點？
機群又叫集群，當然就是許多的計算機（廢話），因為機器太多了，又需要協(xié)同工作，所以需要按照一定的方式來管理，管理的結(jié)構(gòu)形式叫做拓撲（這個不用管）。機群使用的電腦是刀片（又薄又長的機箱）形式（為了便于插入機柜），一個刀片一般稱為一個節(jié)點。
一般而言，機群會分為三種節(jié)點：管理節(jié)點（若干臺），編譯節(jié)點（若干臺），計算節(jié)點（其余全部）。這三種節(jié)點的配置略有不同（廢話），管理節(jié)點主要用來存儲使用機群的用戶的信息，如名字，密碼，可以使用機器數(shù)的權(quán)限，用戶狀態(tài)等等；編譯節(jié)點一般用來預(yù)查程序故障，用戶的程序先在這里試運行，查看是否與系統(tǒng)兼容等；計算節(jié)點用來直接計算其他節(jié)點提供來的程序。
就配置而言，管理節(jié)點和編譯節(jié)點一般相同，會部署軟件環(huán)境；計算節(jié)點只會部署簡單的必要運行文件。計算機點之間會采用高速交換機，速度可達幾十GB/s，如IB等；計算節(jié)點與編譯、登陸節(jié)點之間采用普通的萬兆交換機。
2、
如何使用機群？
機群中一般采用linux操作系統(tǒng)來操作（多用戶情況下效率高），用戶會通過遠程登錄軟件（如xshell）來登錄到登陸節(jié)點進行個人的操作（一般會通過VPN網(wǎng)絡(luò)加密數(shù)據(jù)傳輸）。
Linux集群將程序任務(wù)分解發(fā)送到計算節(jié)點上時，是通過LSF作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)（也有其他的，如PBS等）來實現(xiàn)的，這個系統(tǒng)的作用是使整個機群負載均衡，便于管理，所以我們使用fluent也要通過這個系統(tǒng)。在成熟的集群中，用戶登錄之后，默認便可以使用作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)了。
展開 一文讀懂Fluent并行計算，三大技術(shù)提升計算效率新境界！
作為流體仿真軟件的“頂流”，Fluent被學(xué)生、工程師及科研人員廣泛使用。隨著技術(shù)的不斷進步，Ansys工程師們致力于優(yōu)化底層的并行算法，以提升其計算性能，使用戶體驗飛一般的計算速度。
在Ansys Fluent中，盡管工程師已經(jīng)針對并行算法進行了充分優(yōu)化，但在實際應(yīng)用中，還有其他方法可以進一步提高計算性能。本文闡述了Fluent并行計算的基本原理，同時探討通過AVX2指令集加速、GPU加速以及超線程等技術(shù)手段來提高計算效率。
01 什么是Fluent并行計算
Fluent的并行求解器通過協(xié)同運作多個進程來計算大型問題，這些進程既可以在同一臺機器上運行，也可以在網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備上運行。
并行求解器將計算域分為多個區(qū)域（圖1），將各數(shù)據(jù)分區(qū)分配至不同的計算進程（稱為計算節(jié)點，圖2），每個計算節(jié)點都在其專屬數(shù)據(jù)集上同步執(zhí)行同一程序。主進程（或稱為主機）不包含網(wǎng)格單元、面或節(jié)點（除非使用 DPM 共享內(nèi)存模型），其主要職責是解析 Cortex（負責用戶界面和圖形相關(guān)功能的 Fluent 進程）發(fā)送的指令，并將這些指令（及數(shù)據(jù)）傳遞給某一計算進程，再由該計算進程將其分發(fā)至其他計算進程。
圖1:計算區(qū)域分區(qū)
圖2：分區(qū)網(wǎng)格邊界
計算節(jié)點負責存儲并執(zhí)行部分網(wǎng)格的計算任務(wù)，而位于分區(qū)邊界的單層重疊單元格層則負責跨分區(qū)邊界的通信（圖2）。盡管單元格和面被分割，但網(wǎng)格中的所有域和線程在每個計算節(jié)點上均存在鏡像（圖3）。線程以鏈接列表的形式存儲，和串行求解器保持一致。計算節(jié)點可在大規(guī)模并行計算機、多CPU 工作站或具備相同或多工作站組成的網(wǎng)絡(luò) 上實現(xiàn)。
展開 FLUENT動網(wǎng)格案例之十七：基于Fluent19的單向流固耦合仿真計算 ￥9
基于Fluent19的單向流固耦合仿真計算
在FLUENT動網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析中，使用udf求解流固耦合系統(tǒng)中固體區(qū)域運動控制方程，并將計算得到的邊界運動位移以動網(wǎng)格形式更新流場的邊界條件，從而實現(xiàn)雙向流固耦合仿真。其實，在最新的Fluent19中，線彈性求解模塊已經(jīng)是內(nèi)嵌模塊，建立并求解流固耦合問題可以更加方便，只要定義固體材料區(qū)域及其邊界條件，按照正常的CFD仿真流程就能同時獲得結(jié)構(gòu)最終位移和流場壓力及速度分布。
固體區(qū)域設(shè)置
流固耦合界面設(shè)置
仿真計算結(jié)果
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展開 FLUENT動網(wǎng)格案例之十八：基于Fluent19的雙流固耦合仿真計算 ￥9
基于Fluent19的雙流固耦合仿真計算
在FLUENT動網(wǎng)格案例之十七：基于Fluent19的單向流固耦合仿真計算中，介紹了基于FLUENT19線彈性求解模塊的單向流固耦合仿真內(nèi)容。其實，雙向流固耦合的仿真也能在FLUENT19完全實現(xiàn)。本算例為管道內(nèi)垂直襟翼在湍流激勵下的變形計算，并且啟用FLUENT的結(jié)構(gòu)模型來模擬由于流體流動而導(dǎo)致的襟翼變形。由于襟翼的變形量足夠大，必須采用雙向流固耦合(FSI)仿真方法。也就是說，流體的流動影響結(jié)構(gòu)的變形，反過來，結(jié)構(gòu)的變形也嚴重影響流體的流動狀態(tài)。本算例中Fluent將執(zhí)行所有的結(jié)構(gòu)計算(而不是使用單獨的結(jié)構(gòu)程序)，并耦合流場仿真計算，因而是雙向流固耦合仿真。界面區(qū)域局部網(wǎng)格
固體區(qū)域設(shè)置和流固耦合界面設(shè)置與單向耦合是完全一致的
增加的為動網(wǎng)格設(shè)置(也就是結(jié)構(gòu)變形對流場的反饋作用以動網(wǎng)格算法實現(xiàn)的動邊界體現(xiàn)）
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換熱器流固熱耦合計算，四面體網(wǎng)格多面體網(wǎng)格分開畫好后組裝再進行計算設(shè)置(含fluent計算設(shè)置視頻) ￥30
外部氣流和內(nèi)部水流
組裝后的網(wǎng)格
噴嘴霧化仿真，fluent的DPM方法，從幾何模型到網(wǎng)格劃分到fluent計算的全部文件 ￥30
噴嘴霧化仿真，fluent的DPM方法，從幾何模型到網(wǎng)格劃分到fluent計算的全部文件
多面體對稱機型網(wǎng)格劃分加fluent計算，含全部模型文件，網(wǎng)格文件和fluent文件 ￥30
多面體對稱機型網(wǎng)格劃分加fluent計算，含全部模型文件，網(wǎng)格文件和fluent文件
fluent VOF模擬潰壩，水流沿河渠流向下游（含網(wǎng)格劃分及fluent全程操作視頻和計算文件） ￥60
fluent VOF模擬潰壩，水流沿河渠流向下游（含網(wǎng)格劃分及fluent全程操作視頻和計算文件）
