搜索Fluent的求解（一）——SIMPLE、SIMPLEC、PISO与Coupled算法
2016-12-25 by:CAE仿真在线 来源:互联网
在Solution Methods设置中,使用Pressure-based求解器时,在求解时涉及到算法的问题,这里的算法一般有以下几种:SIMPLE、SIMPLEC、PISO和Coupled。在FLUENT 6.3版本以前,这四种算法分为2类,即前3种称为分离求解方法,第4种称为耦合求解方法。下面对这几种方法做简要介绍。
SIMPLE算法是目前工程上应用最为广泛的一种流场计算方法,它属于压力修正法的一种。其原理这里不做详细介绍,可参考关于计算流体力学的书籍。
SIMPLEC算法与SIMPLE算法的基本思路一致,仅在通量修正方法上有所改进,因而加快了计算的收敛速度。SIMPLEC算法为求解非复杂问题时比较好的选择,使用SIMPLEC算法时,压力耦合算法的欠松弛因子一般应设为1.0,这样能加快收敛。
SIMPLE算法与SIMPLEC算法在每个迭代步中得到的压强场都不能完全满足动量方程,因此需要反复迭代,直到收敛。
PISO算法针对SIMPLE算法中每个迭代步获得的压强场与动量方程偏离过大的问题,在每个迭代步增加了动量修正和网格畸变修正过程,因此虽然PISO算法的每个迭代步中的计算量大于SIMPLE算法和SIMPLEC算法,但是由于每个迭代步中获得的压强场更准确,所以使得计算收敛得更快,也就是说获得收敛解需要的迭代步数大大减少了。
Coupled算法同时求解连续方程、动量方程和能量方程。计算过程也需要经过迭代才能收敛得出最终的解。
分离式求解方法以前主要用于从不可压流动和微可压流动,而耦合式求解器用于高速可压流动。现在,两种求解器都适用于从不可压到高速可压流动,但总的来讲,当计算高速可压流动时,耦合式求解器比分离式求解器更有优势。
Non-Iterative Time Advancement
Non-Iterative Time Advancement(非迭代时间推进法)是专门针对非稳态问题的一种方法,一般与PISO算法联合使用,称为瞬态问题的PISO算法。与稳态问题的计算相区别,在瞬态计算的每个时间步内,利用PISO算法计算时不需要迭代。PISO算法的精度取决于时间步长,使用越小的时间步长,可取得越高的计算精度,当步长比较小时,不进行迭代也可保证计算有足够的精度。
FLUENT用户手册推荐,对于瞬态问题PISO算法有明显的优势;而对于稳态问题,可能选择SIMPLE或SIMPLEC算法更为合适。
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