fluent连续性方程不收敛解决办法之欧阳语创编.docx

1、fluent连续性方程不收敛解决办法之欧阳语创编fluent中残差曲线continuity不收敛的问题continuity不收敛的问题( b2 Y7 C * u- m! W( V5 |0 |6 t o0 j4 W6 g s（1）连续性方程不收敛是怎么回事？+ Z% G5 M& p/ u- B2 q, a$ ? d9 Q0 Y+ W Z; 在计算过程中其它指数都收敛了，就continuity不收敛是怎么回事。$ m* B) y; _9 Q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

2、反映流场的变化，从而导致该方程收敛缓慢。7 X2 Y, ?; . |% m7 p6 H0 J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10e5具体的数量级就收敛了1 n6 ! - $ x1 F5 m+ . X* Bcontinuity 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

3、断它收敛. n! O, O! 6 P F- P3 P+ P(2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义？2 G2 t Y3 t N8 w. a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4 c E5 I4 % Q0 B8 (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

4、没什么变化大家有什么建议吗？/ H5 G. / i+ b$ l! 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。0 B; + B. 9 P7 P* |4 ?# v9 d, G r/ D! P. ?& 8 q: f: W* a( W7 1 Q2 ; D: d/ n造成连续方程高残差不收敛的原因主要有以下几点：( p. 4 8 C5 j j x1.网格质量，主要可能是相邻单元的尺寸大小相

5、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. d n% S. L9 q) Y1 f) u1 B2.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：Q+ S1 2 X+ p) c1.监测流场某

6、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 flowproblems.9 X9 9 C0 u: g6 + X, m( i; d) x7 y0 b) x- g+ o4 q% T1 + K3 x n8 p% y* y（4）要加速continuity收敛该设置那些参数？( o$ T9 T6 z. 8 c, m/ e, t* b4 O/ Z6 q& q |$ o* M( R% j3 e |7 B1 c% t( I- . m$ M- j+ A4 / P8 j)

7、 R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。* g a6 y. D: R 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，*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

8、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。5 s: # X$ j( |0 h. _* g5 F$ / k个人认为这应该和你采用的算法有关1 / ?/ J- ?6 : A% Z 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

9、看。0 _( j P5 X: o( z! T/ lFLUENT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& x$ x5 # q* a; S) C( J7 O; K6 下面对这几种设置做详细说明。7 h k# |8 V- K4 O5 T8 _8 z一、压力-速度耦合方程求解算法1 / a) H1 h) PFLUENT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F

10、LUENT的默认格式。! A% j X; i, $ J k(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& h* d5 I% g3 I2 c; Z9 o4 i* v- * h, 4 m; p1 |2 u(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& F! ( : M# c9 + z(4)Fractional Step Method (FSM)对非定常流的分步方法。用于NITA格式，与PI

11、SO具有相同的特性。二、对流插值（动量方程）& 0 n9 C) w* a3 5 : tFLUENT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: H9 R3 y. x( * - s9 O, C 5 H3 A L（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。5 C+ c! d3 x& l) X ?0 R（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。:

12、v G: ) 0 c h; I( V$ V& Z9 W5 g5 h9 n（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。7 m4 Z( k+ 9 T) v3 p5 a, z+ S- X7 + Y: k( T- 三、梯度插值梯度插值主要是针对扩散项。2 g , E! N1

13、m1 j7 e: k2 FFLUENT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。 # O/ d. s8 V9 D( F% 9 y5 |. Q H; D1 U/ g$ I（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: R: + K# V) c8 I$ J( z! K+ N# m 2 _6 z1 M& D S1 A（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

14、的精度和格式。0 x* q: W( i1 h# Q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）# k , c. v0 p1 A! f& , h5 H4 b: & X5 Y) d X- （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。2 h t U* N3 k# 3 Z P（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。8 S2 M H6 l* g5 k$ a（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。* ; P2 R9 J, l& V3 P2 L& p5 b$ M% v% A- D T- R0 U（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。时间：2021.03.01创作：欧阳语时间：2021.03.01创作：欧阳语