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continuity不收敛的问题(1)连续性方程不收敛是怎么回事?正在学习Fluent,模拟圆管内的流动,速度入口,出口 outflow运行后xy的速 度很快就到le-06T ,但是continuity老是降不下去,维持在le00和le03之间, 减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗?当连续性不收敛的时候,做一下儿个方面的检查(当然有的具体问题还要具 体分析):(1)网格问题:在相对复杂的几何模型往往要分块画网格,当分块画网格 的时候相邻网格尺寸差别太的时候,这时候就会出现连续性方程不收敛或者残差 很大,在和邻的块网格之间差别不要太大一般要控制在1.2左右,同时,近壁面 处的边界层网格也对连续性有一定的影响,在壁面处使用边界层的时候边界层与 网格的差别也不要太大。(2)边界条件的设置问题:边界条件要设置合理,这个基本靠经验,可以 试几种不同的边界条件,看看那中合适,同时在设置边界条件的时候也应该注意, 如果是二维模型,设置水力直径和一些特征长度的时候,要注意fluent计算二维 问题的时候默认的是宽度为无穷大,就是z方向无穷大,这样计算水力直径的时 彳戻眈要注意了 ; Velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flow problems.速度进口边界条件不适用J 可压缩流动问题(3)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,如果是非结构网榕,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, PI SO 等segerated solver对连续方程收敛没有提高的话,可以尝试使用coupled solvero 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。(4)设置松弛因子:一般问题fluent的默认的松弛因子就够了,但是如果 连续性出现问题的时候可以改变一下松弛因子,当然这样付出的代价就是增加了 计算时间。(5)对与定常流动,连续性方程忽略了密度项,这也可能是造成连续性不 收敛的原因,可以在开始计算的时候选择非定常,慢慢过度到定常,这个我没有 试过,只是看到有的帖子上有这么说。(6) 我现在做的都是定常流动,有的时候即使连续性残丼不收敛,但是可 以根据其他的判断收敛的条件。主要是查看流量是否平衡?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。这种情况下,即使残差不收敛,计算 结果也可能是合理。就是说不一定非得要各项的残差都收敛。主要是看结果合不 合理。符合不符合物理事实!(4)要加速continuity收敛该设置那些参数?感觉需要调整courant numberFLUENT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 者压差过人时出错,把局部的网格加密再试一下。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courantnumber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ourant number从小开始设置, 看看迭代残弟的收敛情况,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。FLUENT求解器设置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、压力插值下面对这儿种设置做详细说明。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的默认格式。(2) SIMPLEC(SIMPLE-consistent)o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)o 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、幕率格式、二阶迎风格式、MUSL三阶 格式、QUICK格式(1) FLUENT默认采用一阶格式。容易收敛,但精度较差,主要用于初值计算。(2) Power Lar.幕率格式,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。主耍用于非结构网格,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ft体 时具有三阶精度,用于朵交网格或三角形/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。推荐用于多而体网格,与基于节点的格林 高斯榕式具有和同的精度和格式。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)o为FLUENT缺省格式,对大表而边界层附近的曲线 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 (线性榕式)。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)。用于可圧缩流动,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 冋旋流动中采用此格式。
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