監視FLUENT的計算結果,如何判斷計算是否收斂？

2016-09-04 by:CAE仿真在線來源:互聯網

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如何監視FLUENT的計算結果?如何判斷計算是否收斂?在FLUENT中收斂準則是如何定義的?分析計算收斂性的各控制參數,并說明如何選擇和設置這些參數?解決不收斂問題通常的幾個解決方法是什么?

可以采用殘差控制面板來顯示;或者采用通過某面的流量控制;如監控出口上流量的變化;采用某點或者面上受力的監視;渦街中計算達到收斂時,繞流體的面上受的升力為周期交變,而阻力為平緩的直線。

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。

但是,如果只滿足判據三,和判據一,也有可能沒有收斂,或者沒有計算穩定,最常見的就是溶液里面的濃度擴散模擬,一開始計算幾步就可能已經滿足了判據三,并且過會也會滿足判據一,但是殘差曲線一直在降,還沒有到平緩的階段,此時說明濃度場還沒有把整個計算域計算完,僅僅只是計算了連續性方程。

那么如何查看質量守恒否呢?

在report->flux里面操作,mass flow rate,把所有進出口都選上,compute一下,看看nut flux是什么水平,如果它的值小于總進口流量的1%,并且其他檢測量在繼續迭代之后不會發生波動,也可以認為你的解是收斂的。

造成連續方程高殘差不收斂的原因主要有以下幾點:

1.網格質量,主要可能是相鄰單元的尺寸大小相差較大,它們的尺寸之比最好控制在1.2以內,不能超過1.4.

2.離散格式及壓力速度耦合方法,如果是結構網格,建議使用高階格式,如2階迎風格式等,如果是非結構網格,除pressure保持standard格式不變外,其他格式改用高階格式;壓力速度耦合關系,如果使用SIMPLE,SIMPLEC,PISO等segerated solver對聯系方程收斂沒有提高的話,可以嘗試使用coupled solver。另外,對于梯度的計算,不論使用結構或非結構網格,都可以改用node-based來提高計算精度。

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