fluent收斂終極方案

1、continuity收斂問題fluent求解器設(shè)置fluent求解器設(shè)置主要包括：1、壓力-速度耦合方程格式選擇2、對流插值3、 梯度插值4、壓力插值下面對這幾種設(shè)置做詳細(xì)說明。一、壓力-速度耦合方程求解算法fluent 中主要有四種算法:simple, stmplec, ptso, fsm(1) simple (semi-implicit method for pressure-linked equations)半隱式連 接壓力方程方法，是fluent的默認(rèn)格式。(2) slmplec(slmple-consistent) o對于簡單的問題收斂非?？焖伲粚毫M(jìn) 行修正，所以壓力松弛因子可

2、以設(shè)置為1(3) pressure-implicit with splitting of operators (piso)。對非定常流動 問題或者包含比平均網(wǎng)格傾斜度更高的網(wǎng)格適用(4) fractional step method (fsm)對非定常流的分步方法。用于nita格式，與 p1so具有相同的特性。二、對流插值(動量方程)fluent有五種方法：一階迎風(fēng)格式、幕率格式、二階迎風(fēng)格式、musl三階格式、quick格式(1) fluent默認(rèn)采用一階格式。容易收斂，但精度較差，主要用于初值計算。(2) power lar.幕率格式，當(dāng)雷諾數(shù)低于5時，計算精度比一階格式要高。(3) 二階

3、迎風(fēng)格式。二階迎風(fēng)格式相對于一階格式來說，使用更小的截斷誤差, 適用于三角形、四面體網(wǎng)格或流動與網(wǎng)格不在同一直線上；二階格式收斂可能比 較慢。(4) musl(monotone upstream-centered schemes for conservation 1aws) 當(dāng)?shù)?階離散格式。主要用于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，在預(yù)測二次流，漩渦，力等時更精確。(5) quick (quadratic upwind interpolation)格式。此格式用于四邊形/六 面體時具有三階精度，用于朵交網(wǎng)格或三角形/四面體時只具有二階精度。三、梯度插值梯度插值主要是針對擴(kuò)散項。fluent 有三種梯度插值方案：g

4、reen-gauss cell-based, green-gauss node-based, least-quares cell based.(1) 格林-高斯基于單元體。求解方法可能會出現(xiàn)偽擴(kuò)散。(2) 格林-高斯基于節(jié)點。求解更精確，最小化偽擴(kuò)散，推薦用于三角形網(wǎng)榕 上(3) 基于單元體的最小二乘法插值。推薦用于多面體網(wǎng)格，與基于節(jié)點的格林- 高斯格式具有相同的精度和格式。四、壓力插值壓力基分離求解器主要有五種壓力插值算法。(1) 標(biāo)準(zhǔn)格式(standard) o為fluent缺省格式，對大表妹邊界層附近的曲線 發(fā)現(xiàn)圧力梯度流動求解精度會降低(但不能用丁流動中壓力急劇變化的地方 此時應(yīng)該使

5、用presto!格式代替)(2) presto!主要用于高旋流，壓力急劇變化流(如多孔介質(zhì)、風(fēng)扇模型等)， 或劇烈彎曲的區(qū)域。(3) linear (線性格式)。當(dāng)其他選項導(dǎo)致收斂困難或出現(xiàn)非物理解時使用此格 式。(4) second order (一階格式)。用于可壓縮流動，不能用于多孔介質(zhì)、階躍、 風(fēng)扇、vof/m1xture多相流。(5) body force weighted體積力。當(dāng)體積力很犬時，如高雷諾數(shù)自然對流或 高凹旋流動屮采用此格式。(1) 連續(xù)性方程不收斂是怎么回事？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sim

6、ple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。曲于連續(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(zhǔn)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。在計算模擬屮，continuity總不收斂，除了加密網(wǎng)格，還有別的辦法嗎？ 別的條件都己經(jīng)收斂了，就差它口己了，述有收斂的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)口 與岀口的質(zhì)量流量差，看它是

7、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) 要加速continuity收斂該設(shè)置那些參數(shù)?感覺需要調(diào)整courant numberfluent中courant number是在耦合求解的時候才出現(xiàn)的。正確的調(diào)整，可 以更好地加速收斂和解的增強(qiáng)穩(wěn)定性。courant number實際上是指時間步長和空間步長的相對關(guān)系，系統(tǒng)自動減

8、 小courant數(shù)，這種情況一般出現(xiàn)在存在尖銳外形的計算域，當(dāng)局部的流速過 大或者壓差過人時出錯，把局部的網(wǎng)格加密再試一 ho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courantnumber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，在計算的過程屮，最好是把ourant number從小 開始設(shè)置，看看迭代殘差的收斂情況，如杲收斂速度較慢而且比較穩(wěn)雄的話，可 以適當(dāng)?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

9、持它的穩(wěn)定性。 個人認(rèn)為這應(yīng)該和你采用的算法有關(guān)simple算法是根據(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)方程屮流場耦合項被過渡簡化，使得壓力修正方程不能準(zhǔn)確反映流場的 變化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。試著用stmplec算法看看。(4) 正在學(xué)習(xí)fluent,模擬圓管內(nèi)的流動，速度入口，出口。utflow運(yùn)行后xy 的速度很快就到le-06了，但是continuity老是降不下去，維持在le-00和le-0 3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？在rcport->f lux里面操作，mass f 1 ow rate, 把所有進(jìn)出口都選上，c

10、ompute 下，看看nut flux是什么水平，如果它的值 小于總進(jìn)口流量的1%,并且其他檢測量在繼續(xù)迭代之后不會發(fā)生波動，也可以認(rèn) 為你的解是收斂的。造成連續(xù)方程高殘差不收斂的原因主要有以下幾點:1 網(wǎng)格質(zhì)量，主要可能是相鄰單元的尺寸大小相養(yǎng)較大，它們的尺寸z比最好控 制在1.2以內(nèi)，不能超過1.4.2. 離散格式及壓力速度耦合方法，如果是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，建議使用高階榕式，如2階 迎風(fēng)格式等，如果是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)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(guān)系，如果使用simple, s1mplec, p1s0等 segcratcd solver對聯(lián)系方程

11、收斂沒有提高的話，可以嘗試使用coupled solveto另外，對于梯度的計算，不論使用結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，都可以改用 node-based來提高計算精度。一些情況：1. 監(jiān)測流場某個變量來判斷收斂更合理一些.2. 網(wǎng)格質(zhì)量.3. velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flowproblems.(4) 要加速continuity收斂該設(shè)置那些參數(shù)？感覺需要調(diào)整courant numberfluent屮courant number是在耦合求解的時候才出現(xiàn)的。正確的調(diào)整，可 以更好地加速收斂和

12、解的增強(qiáng)穩(wěn)定性。courant number實際上是指時間步長和空間步氏的相對關(guān)系，系統(tǒng)口動減 小courant數(shù)，這種情況一般出現(xiàn)在存在尖銳外形的計算域，當(dāng)局部的流速過 大或者壓差過大時出錯，把局部的網(wǎng)格加密再試一下。在fluent中,用courant number來調(diào)節(jié)計算的穩(wěn)定性與收斂性。-般來 說，隨著courantnumber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ourant 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(dāng)?shù)脑黾觕ourant number的大小，根據(jù)自己具體的

13、問題，找出一個比較合 適的courant number,讓收斂速度能夠足夠的快，而冃能夠保持它的穩(wěn)定性。 個人認(rèn)為這應(yīng)該和你采用的算法有關(guān)simple算法是根據(jù)連續(xù)方程推導(dǎo)岀壓力修正方法求解壓力。曲于連續(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(zhǔn)確反映流場的 變化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。試著用stmplec算法看看。ansys仿真計算代做：模態(tài)分析，瞬態(tài)動力學(xué)，諧響應(yīng)分析和譜分析、械結(jié)構(gòu)的疲勞、損傷，cfd流體；結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度評估和優(yōu)化;企鵝：690294845利用fluent不收斂通常怎么解決？ 、一般首先是改變初值，嘗試不同的初始化，事實上好像初始化很關(guān)鍵，對于收斂。 、fluent

14、的收斂最基礎(chǔ)的是網(wǎng)格的質(zhì)量，計算的時候看怎樣選擇cfl數(shù)，這個靠經(jīng)驗 、首先查找網(wǎng)格問題，如果問題復(fù)雜比如多相流問題，與模型、邊界、初始條件都有關(guān)系。 、有時初始條件和邊界條件嚴(yán)重影響收斂性，曾經(jīng)作過一個計算反反復(fù)復(fù)，通過修改網(wǎng)格，重新 肚義初始條件，包括具體的選擇的模型，還有老師經(jīng)常用的方法就是看看哪個因索不收斂，然后尋 找和它有關(guān)的條件，改變相應(yīng)參數(shù)。就收斂了 、a.檢查是否哪里設(shè)眾有誤：比方用mni的unit建構(gòu)的mesh,忘了scale；比方給足的邊界條件不 合理。b從算至發(fā)散前幾步，看presure分布，看不岀來的話，再算幾步，看看問題大概岀在那個區(qū)域。 c網(wǎng)格，配合第二點作修正，就

15、重建個更漂亮的，或是更粗略的來處理。d再找不出來的話，換個solvere 、解決的辦法是設(shè)幾個監(jiān)測點，比如出流或參數(shù)變化較大的地方，若這些地方的參數(shù)變化很小， 就可以認(rèn)為是收斂了，盡管此時殘值曲線還沒有降下來。 、調(diào)節(jié)松弛因子也能影響收斂，不過代價是收斂速度。亞松弛因子對收斂的影響所謂亞松馳就是將本層次計算結(jié)果與上一層次結(jié)果的差值作適當(dāng)縮減，以避免由于差值過人而引起 非線性迭代過程的發(fā)散。用通用變量來寫出時，為松馳因子(relaxation factors)/數(shù)值傳熱學(xué)-214fluent中的亞松馳：曲于fluent所解方程組的非線性，我們有必要控制變化。一般用亞松馳方法來 實現(xiàn)控制，該方法在

16、每一部迭代中減少了變化量。亞松馳最簡單的形式為：單元內(nèi)變量等于原來的值 加上亞松馳因子a與變化的積：分離解算器使用亞松馳來控制每一步迭代屮的計算變量的更新。這就意味著使用分離解算器解的方 程，包括耦合解算器所解的非耦合方程（湍流和其他標(biāo)量）都會有一個和關(guān)的亞松馳因子。在fluent中，所有變量的默認(rèn)亞松馳因子都是對大多數(shù)問題的最優(yōu)值。這個值適合于很多問題，但是 對于一些特殊的非線性問題（如：某些湍流或若高rayleigh數(shù)自然對流問題），在計算開始時要慎重 減小亞松馳因子。使用默認(rèn)的亞松馳因子開始計算是很好的習(xí)慣。如果經(jīng)過4到5步的迭代殘差仍然增長，你就需耍減 小亞松馳因子。有時候，如果發(fā)現(xiàn)殘

17、差開始增加，你可以改變亞松馳因子重新計算。在亞松馳因子過大時通常會出現(xiàn) 這種情況。最為安全的方法就是在對亞松馳因子做任何修改z前先保存數(shù)據(jù)文件，并對解的算法做幾 步迭代以調(diào)節(jié)到新的參數(shù)。最典型的悄況是，亞松馳因子的增加會使殘差有少量的増加，但是隨著解 的進(jìn)行殘差的増加又消失了。如果殘差變化有幾個量級你就需要考慮停止計算并回到最后保存的較好 的數(shù)據(jù)文件。注意：粘性和密度的亞松馳是在每一次迭代z間的。而且，如果直接解焰方程而不是溫度方程（iu： 對pdf計算），基于焰的溫度的更新是要進(jìn)行亞松馳的。要查看默認(rèn)的亞松弛因了的值，你可以在解控 制面板點擊默認(rèn)按鈕。對于大多數(shù)流動，不需要修改默認(rèn)亞松弛因子

18、。但是，如果出現(xiàn)不穩(wěn)定或者發(fā)散你就需要減小默認(rèn) 的亞松弛因子了,其中壓力、動量、k和e的亞松弛因子默認(rèn)值分別為02, 0. 5, 0. 5和0. 5。對j： simplec 格式一般不需要減小壓力的亞松弛因了。在密度和溫度強(qiáng)烈耦合的問題中，如相當(dāng)高的rayleigh數(shù)的 自然或混合對流流動，應(yīng)該對溫度和/或密度（所用的亞松弛因子小于1.0）進(jìn)行亞松弛。相反，當(dāng)溫 度和動量方程沒有耦合或者耦合較弱時，流動密度是常數(shù)，溫度的亞松弛因子可以設(shè)為1.0。對于其它的標(biāo)量方程，如漩渦，組分，pdf變量，對于某些問題默認(rèn)的亞更松弛可能過人，尤其是對 于初始計算。你可以將松弛因子設(shè)為0.8以使得收斂容易。 看

19、了流量是否平衡在report->flux里面操作，mass flow rate,把所有進(jìn)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(jìn)口流量的1%,并且其他檢測量在繼續(xù)迭代z后不會發(fā)生波動，也可 以認(rèn)為你的解是收斂的。造成連續(xù)方程高殘差不收斂的原因主要有以下幾點：1網(wǎng)格質(zhì)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12以內(nèi)，不 能超過1. 42.離散格式及壓力速度耦合方法，如果是結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，建議使用高階格式，如2階迎風(fēng)格式等，如果 是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)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(guān)

20、系， 如果使用simple, s1mplec, piso等scgcratcd solver對聯(lián)系方程收斂沒有提髙的話，可以嘗試使用 coupled solvero另外，對于梯度的計算,不論使用結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，都可以改用node-based來提 高計算精度。在fluent的中文幫助里，對收斂有比較詳細(xì)地描述，建議去看看。收斂性可能會受到很多因素影響。大量的計算單元，過于保守的亞松馳因了和復(fù)雜的流動物理性質(zhì) 常常是主要的原因。有時候很難確定你是否得到了收斂階。沒有判斷收斂性的普遍準(zhǔn)則。殘差定義對于一類問題是有用的，但是有時候?qū)ζ渌愋蛦栴}會造成 謀導(dǎo)。因此，最好的方法就是不僅用殘差來判斷收斂性而

21、且還要監(jiān)視諸如阻力、熱傳導(dǎo)系數(shù)等相關(guān)的 積分量。在fluent的幫助文件里給出了下面幾種典型的情況。1、如果你對流場的初始猜測很好，初始的連續(xù)性殘差會很小從而導(dǎo)致連續(xù)性方程的標(biāo)度殘差很人。 在這種情況下，檢查未標(biāo)度的殘差并與適當(dāng)?shù)臉?biāo)度如入口的質(zhì)量流速相比較是很有用的。什么是標(biāo)度 殘茅？就是選作用來標(biāo)準(zhǔn)化的殘魁值，一般是取第五步吧，所以，一開是殘弟就很小，那么，后面的 殘差和它一比，值也很難收斂到很小數(shù)。2、對丁某些方程，如湍流量，較差的初始猜測可能會造成較高的標(biāo)度因子。在這種情況下，標(biāo)度 的殘差最開始會很小，隨后會呈非線性增長，最后減小。因此，最好是從殘差變化的行為來判斷收斂 性而不僅僅是殘丼

22、的木身值來判斷收斂性。你應(yīng)該確認(rèn)在幾步迭代（比如說50步）之后殘勞繼續(xù)減小 或者仍然保持較低值，才能得出收斂的結(jié)論。另一個判斷收斂性的流行方法就是要求未標(biāo)度的殘差減小到三階量級。為了實現(xiàn)這一方法，fluent 提供了殘差標(biāo)準(zhǔn)化，有關(guān)殘差標(biāo)準(zhǔn)化的信息請參閱分離求解器殘差定義和耦合求解器殘差定義兩節(jié)。 在這種方法中，要求標(biāo)準(zhǔn)化的未標(biāo)度殘差降到10=3。但是這種要求在很多情況卜fj能是不合適的。1、如果你提供了較好的初始猜測，殘差可能不會降到三階量級。比方說，在等溫流動中，如果 溫度的初始猜測非常接近最終值，那么能量殘差根本就不會降到三階量級。2、如果控制方程中包括的非線性源項在計算開始時是零，但是

23、在計算過程中緩慢增加，殘差是 不會降到三階量級的。例如，在封閉區(qū)域內(nèi)部的口然對流問題，出于初始的均一溫度猜測不會產(chǎn)生浮 力，所以初始的動量殘差可能非常接近零。在這種情況下，初始的接近零的殘差就不適合作為殘差的 較好的標(biāo)度。3、如果所感興趣的變量在所有的地方都接近零，殘差不會降到三階量級。例如，在完全發(fā)展的 管流中，截面上的速度為零。如果這些速度初始化為零，那么初始的和最終的殘差都接近零，因此也 就不能期待降三階量級。在這種情況下，最好監(jiān)視諸如阻力、總熱傳導(dǎo)系數(shù)等積分量來判斷解的收斂。檢查非標(biāo)準(zhǔn)化未標(biāo)度 的殘差來確定這個殘差和適當(dāng)?shù)臉?biāo)度和比是不是很小也是很有用的。相反，如果初始猜測很差，初始的殘差過大以至于殘差下降三階量級也不能保證收斂。這種情況對 于初始猜測很難的k和e方程尤其常見。在這里，檢查你所感興趣的所有積分量就很有用了。如果解是 不收斂的，你可以減少收斂公差fluent運(yùn)行過程屮，出現(xiàn)殘差曲線震蕩原因？如何解決殘差震蕩的問題？殘羞震蕩對計算收斂性 和計算結(jié)果有什么影響？一.殘差波動的主