fluent殘差問題

2016-11-09 by:CAE仿真在線來源:互聯網

fluent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于10-3時,就認為計算收斂,而能量的殘差值的收斂標準為低于10-6

怎樣判斷計算結果是否收斂?

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,最后趨于平緩;

3、要滿足質量守恒(計算中不牽涉到能量)或者是質量與能量守恒(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,也并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。

還需要說明的就是,一般我們都希望在收斂的情況下,殘差越小越好,但是殘差曲線是全場求平均的結果,有時其大小并不一定代表計算結果的好壞,有時即使計算的殘差很大,但結果也許是好的,關鍵是要看計算結果是否符合物理事實,即殘差的大小與模擬的物理現象本身的復雜性有關,必須從實際物理現象上看計算結果。比如說本斑最近在算的一個全機模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害,而且殘差的量級也總下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因為大攻角下實際流動情形就是這樣的,不斷有渦的周期性脫落,流場本身就是非定常的,所以解也是波動的,處理的時候取平均就可以了。有時候我們會認為只要所有的殘差達到1e-3或者1e-4就是達到收斂了。其實這個1e-3或者1e-4的收斂標準是相對而言的。在FLUENT中殘差是以開始5步的平均值為基準進行比較的。如果你的初值取得好,你的迭代會很快收斂,但是你的殘差卻依然很高;但是當你改變初場到比較不同的值時,你的殘差開始會很大,但隨后卻可以很快降低到很低的水平,讓你看起來心情很好。其實兩種情況下流場是基本相同的。

由此來看,判斷是否收斂并不是嚴格根據殘差的走向而定的。可以選定流場中具有特征意義的點,監測其速度,壓力,溫度等的變化情況。如果變化很小,符合你的要求,即可認為是收斂了。一般來說,壓力的收斂相對比較慢一些的。

因此是否收斂不能簡單看殘差圖,還有許多其他的重要標準,比如進出口流量差、壓力系數波動等等。盡管殘差仍然維持在較高數值,但憑其他監測也可判斷是否收斂。最重要的就是是否符合物理事實或試驗結論。

殘差曲線是否滿足只是一個表面的現象,還要看進口和出口總量差不得大于1%,而且即使這樣子,收斂解也不一定準確,它和網格劃分/離散化誤差,以及屋里模型的準確性都有關系.所以得有試驗數據做對比活著理論分析了.

當然最終是否正確是要看是否與實驗數據相符合!但既然有殘差圖的話,總應該可以大概的看出是否收斂吧?是否要殘差要小到一定的程度,或者是殘差不在增長,就可以一定程度上認為是收斂的.

殘差的大小不能決定是否收斂,我在用FLUENT計算時,多采用監測一個面的速度(或者是壓力、紊動能等參數)基本上不隨著計算時間的推移而變化,就認為基本達到收斂

殘差曲線震蕩問題

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、流場本身邊界復雜,流動復雜;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,可是到后來各種殘差線都顯示為波形波動,是不是不收斂阿?

答:有些復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,然后出現波動,可以降低松弛系數,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,如果問題比較復雜,會出現這種情況,建議作網格時多下些功夫。理論上說,殘差的震蕩是數值迭代在計算域內傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導致的結果,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系,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;由于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倍的關系,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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