02-判斷模擬結(jié)果是否正確,收斂

1、5 我覺(jué)得FLUENT中關(guān)于松弛因子的解釋就很清楚的.由于流體力學(xué)中要求解非線性的方程,在求解過(guò)程中，控制變量的變化是很必要的， 這就通過(guò)松弛因子來(lái)實(shí)現(xiàn)的.它控制變量在每次迭代中的變化.也就是說(shuō)，變量的新值 為原值加上變化量乘以松弛因子.如：A1=A0+B*DETAA1新值A(chǔ)0 原值B 松弛因子DETA變化量松弛因子可控制收斂的速度和改善收斂的狀況！為1,相當(dāng)于不用松弛因子大于1,為超松弛因子，加快收斂速度小于1,欠松弛因子，改善收斂的條件一般來(lái)講,大家都是在收斂不好的時(shí)候，采用一個(gè)較小的欠松弛因子。Fluent里面用的是欠松弛，主要防止兩次迭代值相差太大引起發(fā)散。松弛因子的值在01之間，越小

2、表示兩次迭代值之間變化越小，也就越穩(wěn)定，但收斂也就 越慢。2要判斷自己模擬的結(jié)果是否是正確的，似乎解的收斂性要比那些初始條件和 邊界條件更重要，可以這樣理解嗎？也就是說(shuō)，對(duì)于一個(gè)具體的問(wèn)題，初始條件 和邊界條件的設(shè)定并不是唯一的，為了使解收斂，需要不斷調(diào)整初始條件和 邊界條件直到解收斂為止，是嗎？如果解收斂了，是不是就可以基本確定模擬 的結(jié)果是正確的呢？對(duì)于一個(gè)具體的問(wèn)題，邊界條件的設(shè)定當(dāng)然是唯一的，只不過(guò)初始化時(shí)可以選擇 不同的初始條件（指定常流），為了使解的收斂比較好，我一般是逐漸的調(diào)節(jié)邊界 條件到額定值（”額定值”是指你題目中要求的入口或出口條件，例如計(jì)算一個(gè)管 內(nèi)流動(dòng)，要求入口壓力和溫

3、度為10MPa和 3000K，那么我開(kāi)始疊代時(shí)選擇入口壓力和 溫度為1MPa和500K （假設(shè)，這看你自己?jiǎn)栴}了），等流場(chǎng)計(jì)算的初具規(guī)模、收斂的 較好了，再逐漸調(diào)高壓力和溫度，經(jīng)過(guò)好幾次調(diào)節(jié)后最終到達(dá)額定值10MPa和3000K， 這樣比一開(kāi)始就設(shè)為10MPa和3000K收斂的要好些）這樣每次疊代可以比較容易收斂， 每次調(diào)節(jié)后不用再初始化即自動(dòng)調(diào)用上次的解為這次的初始解，然后繼續(xù)疊代。即使解收斂了，這并不意味著就可以基本確定模擬的結(jié)果是正確的，還需要和實(shí)驗(yàn) 的結(jié)果以及理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。*怎樣判斷計(jì)算結(jié)果是否收斂！1、觀察點(diǎn)處的值不再隨計(jì)算步驟的增加而變化；2、各個(gè)參數(shù)的殘差隨計(jì)算步數(shù)的

4、增加而降低，最后趨于平緩；3、要滿足質(zhì)量守恒（計(jì)算中不牽涉到能量）或者是質(zhì)量與能量守恒（計(jì)算中牽涉到能量）。 特別要指出的是，即使前兩個(gè)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?yàn)?，如果松弛因子設(shè)置得太緊，各參數(shù)在每步計(jì)算的變化都不是太大，也會(huì)使前兩個(gè) 判據(jù)得到滿足。此時(shí)就要再看第三個(gè)判據(jù)了。還需要說(shuō)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(chǎng)求平均的結(jié)果，有時(shí)其大小并不一定代表計(jì)算結(jié)果的好壞，有時(shí)即使計(jì)算的殘差 很大，但結(jié)果也許是好的，關(guān)鍵是要看計(jì)算結(jié)果是否符合物理事實(shí)，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(shí)際物理現(xiàn)象上看計(jì)算結(jié)果

5、。比如說(shuō)本斑 最近在算的一個(gè)全機(jī)模型，在大攻角情況下，解震蕩得非常厲害，而且殘差的量級(jí)也總 下不去，但這仍然是正確的，為什么呢,因?yàn)榇蠊ソ窍聦?shí)際流動(dòng)情形就是這樣的,不斷有 渦的周期性脫落，流場(chǎng)本身就是非定常的,所以解也是波動(dòng)的,處理的時(shí)候取平均就可以呢:)不收斂通常怎么解決？我一般首先是改變初值，嘗試不同的初始化，事實(shí)上好像初始化很關(guān)鍵，對(duì)于收斂FLUENT的收斂最基礎(chǔ)的是網(wǎng)格的質(zhì)量，計(jì)算的時(shí)候看怎樣選擇CFL數(shù)，這個(gè) 靠經(jīng)驗(yàn)首先查找網(wǎng)格問(wèn)題，如果問(wèn)題復(fù)雜比如多相流問(wèn)題，與模型、邊界、初始條件 都有關(guān)系。邊界條件、網(wǎng)格質(zhì)量有時(shí)初始條件和邊界條件嚴(yán)重影響收斂性，我曾經(jīng)作過(guò)一個(gè)計(jì)算反反復(fù)復(fù)， 通過(guò)

6、修改網(wǎng)格，重新定義初始條件，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(gè)因素不收斂，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)定有誤.比方用mm的unit建構(gòu)的mesh,忘了 scale.比方給定的b.c.不合里.從算全發(fā)散前幾步，看presure分布，看不出來(lái)的話，再算幾步，看看問(wèn)題大概出在那個(gè)區(qū)域，連地方都知道的話，應(yīng)該不難想出問(wèn)題所在.網(wǎng)格,配合第二點(diǎn)作修正，或是認(rèn)命點(diǎn)，就重建個(gè)更漂亮的，或是更粗略的來(lái)除錯(cuò).再找不出來(lái)的話，我會(huì)換個(gè)solver.我解決的辦法是設(shè)幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，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

7、管此時(shí)殘值曲線還沒(méi)有降下來(lái)。記得好像調(diào)節(jié)松弛因子也能影響收斂，不過(guò)代價(jià)是收斂速度。網(wǎng)格有一定的影響，最主要的還是初始和邊界條件連續(xù)性方程不收斂是怎么回事？在計(jì)算過(guò)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(chǎng)耦合項(xiàng)被過(guò)渡簡(jiǎn)化，使得壓力修正方程不能準(zhǔn)確反映流場(chǎng)的變 化，從而導(dǎo)致該方程收斂緩慢。你可以試驗(yàn)SIMPLEC方法，應(yīng)該會(huì)收斂快些。5-9.檢查質(zhì)量流量的連續(xù)性Report Fluxes.盡管質(zhì)量流量曲線說(shuō)明了解得收斂性，還應(yīng)該檢查一下在這個(gè)區(qū)域里質(zhì)量 流量是

8、否滿足質(zhì)量守恒定律。（a）保持Mass Flow Rate的默認(rèn)值不變（b）在Boundaries 中選擇inlet 和outlet（c）點(diǎn)Compute.注意：在整個(gè)系統(tǒng)中的質(zhì)量會(huì)有一定的誤差，這個(gè)誤差應(yīng)在一定的范圍之內(nèi)（比 如0.5%）。如果誤差較大的話，就應(yīng)該降低殘差的數(shù)量級(jí)以后重新計(jì)算。63這個(gè)1e-3或者1e-4的收斂標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)而言的。在FLUENT中殘差是以開(kāi)始5步的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行 比較的。如果你的初值取得好，你的迭代會(huì)很快收斂，但是你的殘差卻依然很高；但是當(dāng)你改變初場(chǎng)到比 較不同的值時(shí)，你的殘差開(kāi)始會(huì)很大，但隨后卻可以很快降低到很低的水平，讓你看起來(lái)心 情很好。其 實(shí)兩種情況下

9、流場(chǎng)是基本相同的。由此來(lái)看，判斷是否收斂并不是嚴(yán)格根據(jù)殘差的走向而定的。可以選定流場(chǎng)中具有特征意義的點(diǎn)，監(jiān)測(cè) 其速度，壓力，溫度等的變化情況。如果變化很小，符合你的要求，即可認(rèn)為是收斂了。 一般來(lái)說(shuō)，壓 力的收斂相對(duì)比較慢一些的。是否收斂不能簡(jiǎn)單看殘差圖，還有許多其他的重要標(biāo)準(zhǔn)，比如進(jìn)出口流量差、壓力系數(shù)波動(dòng)等等 盡管殘差仍然維持在較高數(shù)值，但憑其他監(jiān)測(cè)也可判斷是否收斂。最重要的就是是否符合物理事實(shí) 或試驗(yàn)結(jié)論。殘差曲線是否滿足只是一個(gè)表面的現(xiàn)象，還要看進(jìn)口和出口總量差不得大于1%,而且即使這樣子， 收斂解也不一定準(zhǔn)確，它和網(wǎng)格劃分/離散化誤差，以及屋里模型的準(zhǔn)確性都有關(guān)系.所以得有試驗(yàn)數(shù) 據(jù)做對(duì)比活著理論分析了當(dāng)然最終是否正確是要看是否與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合！但既然有殘差圖的話，總應(yīng)該可以大概的看出 是否收斂吧？是否要?dú)埐钜〉揭欢ǖ某潭?，或者是殘差不在增長(zhǎng)，就可以一定程度上認(rèn)為是收斂 的殘差的大小不能決定是否收斂，我在用