[转载]fluent中残差曲线continuity不收敛的问题

continuity不收敛的问题

(1)连续性方程不收敛是怎么回事? 

在计算过程中其它指数都收敛了,就continuity不收敛是怎么回事。
这和fluent程序的求解方法SIMPLE有关。SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。由于连续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。
你可以试验SIMPLEC方法,应该会收敛快些。

在计算模拟中,continuity总不收敛,除了加密网格,还有别的办法吗?别的条件都已经收敛了,就差它自己了,还有收敛的标准是什么?是不是到了一定的尺度就能收敛了,比如10-e5具体的数量级就收敛了

continuity 是质量残差,具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别,如果别的条件收敛了,就差它。可以点report,打开里面FLUX选项,算出进口与出口的质量流量差,看它是否小于0.5%.如果小于,可以判断它收敛.

(2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义?

是质量守恒方程的反映,也就是连续性的残差。这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确,还要看动量方程的迭代计算。表示某次迭代与上一次迭代在所有cells积分的差值,continuty表示连续性方程的残差

(3) 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1e-06了,但是continuity老是降不下去,维持在1e-00和1e-03之间,减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗?

你查看了流量是否平衡吗?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。

造成连续方程高残差不收敛的原因主要有以下几点:

1.网格质量,主要可能是相邻单元的尺寸大小相差较大,它们的尺寸之比最好控制在1.2以内,不能超过1.4.

2.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,如果是非结构网格,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,PISO等segerated solver对联系方程收敛没有提高的话,可以尝试使用coupled solver。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。

一些情况:

1.监测流场某个变量来判断收敛更合理一些.
2.网格质量.
3.Velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flow
problems.

(4)要加速continuity收敛该设置那些参数?

感觉需要调整courant number
FLUENT 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大时出错,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。

个人认为这应该和你采用的算法有关
SIMPLE算法是根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。
由于连续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。试着用SIMPLEC算法看看。

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

下面对这几种设置做详细说明。

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)。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)。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

(4)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、幂率格式、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.幂率格式,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。主要用于非结构网格,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/六面体时具有三阶精度,用于杂交网格或三角形/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。推荐用于多面体网格,与基于节点的格林-高斯格式具有相同的精度和格式。

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)。为FLUENT缺省格式,对大表妹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(线性格式)。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)。用于可压缩流动,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回旋流动中采用此格式。