07.25 Fluent仿真中的残差问题,你都会解决了吗?

Fluent仿真中的残差问题,你都会解决了吗?


运用Fluent仿真时,必须使曲线收敛。在Fluent内部默认的收敛标准是:

除能量的残差值外,当所有变量的残差值都降到低于10-3时,就认为计算收敛,而能量的残差值的收敛标准为低于10-6

那么该怎样判断计算结果是否收敛呢?

1、观察点处的值不再随计算步骤的增加而变化;

2、各个参数的残差随计算步数的增加而降低,最后趋于平缓;

3、要满足质量守恒(计算中不牵涉到能量)或者是质量与能量守恒(计算中牵涉到能量)。

特别要指出的是,即使前两个判据都已经满足了,也并不表示已经得到合理的收敛解了,因为,如果松弛因子设置得太紧,各参数在每步计算的变化都不是太大,也会使前两个判据得到满足。此时就要再看第三个判据了。

Fluent仿真中的残差问题,你都会解决了吗?


在曲线收敛过程中还会遇到残差曲线震荡的问题,简单说明下常见到的几个问题吧。。

一、残差波动的主要原因:

1、高精度格式;­

2、网格太粗;

3、网格质量差;

4、流场本身边界复杂,流动复杂;

5、模型的不恰当使用。

二、问:在进行稳态计算时候,开始残差线是一直下降的,可是到后来各种残差线都显示为波形波动,是不是不收敛阿?

答:有些复杂或流动环境恶劣情形下确实很难收敛。计算的精度(2 阶),网格太疏,网格质量太差,等都会使残差波动。经常遇到,一开始下降,然后出现波动,可以降低松弛系数,我的问题就能收敛,但如果网格质量不好,是很难的。

通常,计算非结构网格,如果问题比较复杂,会出现这种情况,建议作网格时多下些功夫。理论上说,残差的震荡是数值迭代在计算域内传递遭遇障碍物反射形成周期震荡导致的结果,与网格亚尺度雷诺数有关。例如,通常压力边界是主要的反射源,换成OUTFLOW 边界会好些。这主要根据经验判断。所以我说网格和边界条件是主要因素。

三、1、网格问题:比如流场内部存在尖点等突变,导致网格在局部质量存在问题,影响收敛。

2、可以调整一下courant number,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。

3、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。

本人觉得可以重点参考第四个回答。另外,如果出现连续方程残差很高收敛慢的情况,首先应该检查的是网格质量;由于现在大量使用分块网格,这时要看看两相邻块处的网格大小是不是相差较大,也就是看看有没有出现cell jump的情况,相邻网格的大小最好不要超过2倍的关系,这时出现高连续方程残差的一个主要原因,这需要在划分网格时做好规划。


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