残差曲线continuity不收敛

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1、fluent 中残差曲线 continuity 不收敛的问题(1) fluent 残差曲线图中 continuity 是什么含义?是质量守恒方程的反映,也就是连续性的残差。这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确,还要看动量方程的迭代计算。表示某次迭代与上一次迭代在所有 cells 积分的差值,continuty 表示连续性方程的残差(2)连续性方程不收敛是怎么回事?在计算过程中其它指数都收敛了,就 continuity 不收敛是怎么回事。这和 fluent 程序的求解方法 SIMPLE 有关。SIMPLE 根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。由于连续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修

2、正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。你可以试验 SIMPLEC 方法,应该会收敛快些。在计算模拟中,continuity 总不收敛,除了加密网格,还有别的办法吗?别的条件都已经收敛了,就差它自己了,还有收敛的标准是什么?是不是到了一定的尺度就能收敛了,比如 10e5 具体的数量级就收敛了continuity 是质量残差,具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别,如果别的条件收敛了,就差它。可以点 report,打开里面 FLUX 选项,算出进口与出口的质量流量差,看它是否小于 0.5%.如果小于,可以判断它收敛.(3) 正在学习 Fluent,模拟圆管内的流动,速度入口,出

3、口 outflow 运行后 xy 的速度很快就到 1e-06 了,但是 continuity 老是降不下去,维持在 1e-00 和 1e-03 之间,减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗?你查看了流量是否平衡吗?在 report-flux 里面操作,mass flow rate,把所有进出口都选上,compute 一下,看看 nut flux 是什么水平,如果它的值小于总进口流量的 1%,并且其他检测量在继续迭代之后不会发生波动,也可以认为你的解是收敛的。造成连续方程高残差不收敛的原因主要有以下几点:1.网格质量,主要可能是相邻单元的尺寸大小相差较大,它们的尺寸之比最好控制在 1.2

4、以内,不能超过 1.4.2.离散格式及压力速度耦合方法,如果是结构网格,建议使用高阶格式,如 2阶迎风格式等,如果是非结构网格,除 pressure 保持 standard 格式不变外,其他格式改用高阶格式;压力速度耦合关系,如果使用SIMPLE,SIMPLEC ,PISO 等 segerated solver 对联系方程收敛没有提高的话,可以尝试使用 coupled solver。另外,对于梯度的计算,不论使用结构或非结构网格,都可以改用 node-based 来提高计算精度。一些情况:1.监测流场某个变量来判断收敛更合理一些.2.网格质量.3.Velocity inlet boundary

5、 conditions are not appropriate for compressible flowproblems.(4)要加速 continuity 收敛该设置那些参数?感觉需要调整 courant number(Solve/Controls/Solution)FLUENT 中 courant number 是在耦合求解的时候才出现的。正确的调整,可以更好地加速收敛和解的增强稳定性。courant number 实际上是指时间步长和空间步长的相对关系,系统自动减小courant 数,这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域,当局部的流速过大或者压差过大时出错,把局部的网格加密再试一下。

6、在 fluent 中,用 courant number 来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说,随着 courant number 的从小到大的变化,收敛速度逐渐加快,但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题,在计算的过程中,最好是把 courant number 从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如果收敛速度较慢而且比较稳定的话,可以适当的增加 courant number 的大小,根据自己具体的问题,找出一个比较合适的 courant number,让收敛速度能够足够的快,而且能够保持它的稳定性。个人认为这应该和你采用的算法有关SIMPLE 算法是根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。由于连

7、续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。试着用 SIMPLEC 算法看看。FLUENT 求解器设置(Define/Models/Solver)FLUENT 求解器设置主要包括:1、压力-速度耦合方程格式选择 2、对流插值3、梯度插值 4、压力插值下面对这几种设置做详细说明。一、压力-速度耦合方程求解算法FLUENT 中主要有四种算法:SIMPLE,SIMPLEC,PISO,FSM(1)SIMPLE(semi-implicit method for pressure-linked equations)半隐式连接压力方程方法,是 FLUENT

8、的默认格式。(2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent)。对于简单的问题收敛非常快速,不对压力进行修正,所以压力松弛因子可以设置为 1(3)Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)。对非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格适用(4)Fractional Step Method (FSM)对非定常流的分步方法。用于 NITA 格式,与PISO 具有相同的特性。二、对流插值(动量方程)FLUENT 有五种方法:一阶迎风格式、幂率格式、二阶迎风格式、MUSL 三阶格式、QUICK 格式(1)FLUENT 默认采用

9、一阶格式。容易收敛,但精度较差,主要用于初值计算。(2)Power Lar. 幂率格式,当雷诺数低于 5 时,计算精度比一阶格式要高。(3)二阶迎风格式。二阶迎风格式相对于一阶格式来说,使用更小的截断误差,适用于三角形、四面体网格或流动与网格不在同一直线上;二阶格式收敛可能比较慢。(4)MUSL(monotone upstream-centered schemes for conservation laws).当地 3 阶离散格式。主要用于非结构网格,在预测二次流,漩涡,力等时更精确。(5)QUICK(Quadratic upwind interpolation)格式。此格式用于四边形/六面体

10、时具有三阶精度,用于杂交网格或三角形/四面体时只具有二阶精度。三、梯度插值梯度插值主要是针对扩散项。FLUENT 有三种梯度插值方案:green-gauss cell-based,Green-gauss node-based,least-quares cell based.(1)格林-高斯基于单元体。求解方法可能会出现伪扩散。(2)格林-高斯基于节点。 求解更精确,最小化伪扩散,推荐用于三角形网格上(3)基于单元体的最小二乘法插值。推荐用于多面体网格,与基于节点的格林-高斯格式具有相同的精度和格式。四、压力插值压力基分离求解器主要有五种压力插值算法。(1)标准格式(Standard) 。为 FLUENT 缺省格式,对大表妹边界层附近的曲线发现压力梯度流动求解精度会降低(但不能用于流动中压力急剧变化的地方此时应该使用 PRESTO!格式代替)(2)PRESTO! 主要用于高旋流,压力急剧变化流(如多孔介质、风扇模型等),或剧烈弯曲的区域。(3)Linear(线性格式)。当其他选项导致收敛困难或出现非物理解时使用此格式。(4)second order(二阶格式)。用于可压缩流动,不能用于多孔介质、阶跃、风扇、VOF/MIXTURE 多相流。(5)Body Force Weighted 体积力。当体积力很大时,如高雷诺数自然对流或高回旋流动中采用此格式。

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