運用Fluent仿真時,必須使曲線收斂。在Fluent內部默認的收斂標準是:
除能量的殘差值外,當所有變量的殘差值都降到低於10-3時,就認為計算收斂,而能量的殘差值的收斂標準為低於10-6
那麼該怎樣判斷計算結果是否收斂呢?
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,最後趨於平緩;
3、要滿足質量守恆(計算中不牽涉到能量)或者是質量與能量守恆(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,也並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。
在曲線收斂過程中還會遇到殘差曲線震盪的問題,簡單說明下常見到的幾個問題吧。。
一、殘差波動的主要原因:
1、高精度格式;
2、網格太粗;
3、網格質量差;
4、流場本身邊界複雜,流動複雜;
5、模型的不恰當使用。
二、問:在進行穩態計算時候,開始殘差線是一直下降的,可是到後來各種殘差線都顯示為波形波動,是不是不收斂阿?
答:有些複雜或流動環境惡劣情形下確實很難收斂。計算的精度(2 階),網格太疏,網格質量太差,等都會使殘差波動。經常遇到,一開始下降,然後出現波動,可以降低鬆弛係數,我的問題就能收斂,但如果網格質量不好,是很難的。
通常,計算非結構網格,如果問題比較複雜,會出現這種情況,建議作網格時多下些功夫。理論上說,殘差的震盪是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震盪導致的結果,與網格亞尺度雷諾數有關。例如,通常壓力邊界是主要的反射源,換成OUTFLOW 邊界會好些。這主要根據經驗判斷。所以我說網格和邊界條件是主要因素。
三、1、網格問題:比如流場內部存在尖點等突變,導致網格在局部質量存在問題,影響收斂。
2、可以調整一下courant number,courant number實際上是指時間步長和空間步長的相對關係,系統自動減小courant數,這種情況一般出現在存在尖銳外形的計算域,當局部的流速過大或者壓差過大時出錯,把局部的網格加密再試一下。
3、在fluent中,用courant number來調節計算的穩定性與收斂性。一般來說,隨著courant number的從小到大的變化,收斂速度逐漸加快,但是穩定性逐漸降低。所以具體的問題,在計算的過程中,最好是把courant number從小開始設置,看看迭代殘差的收斂情況,如果收斂速度較慢而且比較穩定的話,可以適當的增加courant number的大小,根據自己具體的問題,找出一個比較合適的courant number,讓收斂速度能夠足夠的快,而且能夠保持它的穩定性。
本人覺得可以重點參考第四個回答。另外,如果出現連續方程殘差很高收斂慢的情況,首先應該檢查的是網格質量;由於現在大量使用分塊網格,這時要看看兩相鄰塊處的網格大小是不是相差較大,也就是看看有沒有出現cell jump的情況,相鄰網格的大小最好不要超過2倍的關係,這時出現高連續方程殘差的一個主要原因,這需要在劃分網格時做好規劃。
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