fluent连续性方程不收敛解决办法之欧阳法创编.docx

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fluent连续性方程不收敛解决办法之欧阳法创编

fluent中残差曲线continuity不收敛的问题continuity不收敛的问题（b2Y7C"{*u-m!

W（V5|0|6t'o0j4W6g's

（1）连续性方程不收敛是怎么回事？

　+Z%G5M&p/u-B2q,a$?

d9Q0Y+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;_9Q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。

7X2Y,?

;[.|%m7p6H0J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1n6[!

}-`$x1F5m+\.X*B

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..n!

O,O!

{6P'F-P3P+P

（2）fluent残差曲线图中continuity是什么含义？

2G2t"Y3t"N8w.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4c"E5I4@%Q0B8{

（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？

/H5G.{/i+b$l!

^你查看了流量是否平衡吗？

在report->flux里面操作，massflowrate，把所有进出口都选上，compute一下，看看nutflux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。

0B;`+B.}9P7P*|4?

#v9d,Gr/D!

P.?

&`'^8q:

f:

W*a（W7^1Q2@;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}8C5j'j"\'x1.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.'d"n%S.L9q）Y1f）u1B2.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segeratedsolver对联系方程收敛没有提高的话，可以尝试使用coupledsolver。

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@2X+p）c

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.Velocityinletboundaryconditionsarenotappropriateforcompressibleflow

problems.9X9~9C0u:

g6\+X,m（i;d）x7y0b）x-g+o4q%T1^+K3xn8p%y*y（4）要加速continuity收敛该设置那些参数？

（o$T9T6z.['^8c,m/e,t*b4O/Z6q&q|$o*M（R%j3e"|7B1c%t（I-~.m$M-j+A4]/P8j）R感觉需要调整courantnumber

FLUENT中courantnumber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。

*ga6y.D:

Rcourantnumber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courantnumber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ourantnumber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courantnumber的大小，根据自己具体的问题，找出一个比较合适的courantnumber，让收敛速度能够足够的快，而且能够保持它的稳定性。

5s:

~#X$j（|0h._*g5F$`/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算法看看。

0_（jP5X:

o（z!

T/l

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&x$x5{#q*a;S）C（J7O;K6[下面对这几种设置做详细说明。

7h"k#|8V-K4O5T8_8z一、压力-速度耦合方程求解算法1^/a）H1h）P

FLUENT中主要有四种算法：

SIMPLE，SIMPLEC，PISO，FSM

（1）SIMPLE（semi-implicitmethodforpressure-linkedequations）半隐式连接压力方程方法，是FLUENT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*d5I%g3I2c;Z9o4i*v-`*h,}4m;p1|2u（3）Pressure-ImplicitwithSplittingofOperators（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）FractionalStepMethod（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）&~0n9C）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:

H9R3y.x（`*@-s9O,C']5H3AL

（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。

5C+c!

d3x&l）^'X]"?

0R

（2）PowerLar.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。

:

v'G:

{）~0c'h;I（V$V&Z9W5g5h9n（4）MUSL（monotoneupstream-centeredschemesforconservationlaws）.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（Quadraticupwindinterpolation）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。

7m4Z（k+@9T）v3p5a,z+S-X7}+Y:

k（T-`三、梯度插值梯度插值主要是针对扩散项。

2g'\,E!

N1m1j7e:

k2F

FLUENT有三种梯度插值方案：

green-gausscell-based，Green-gaussnode-based，least-quarescellbased.

（1）格林-高斯基于单元体。

求解方法可能会出现伪扩散。

"[#}O/d.s8V9D（F%~9y5|.Q"H;D1U/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）c8I$J（z!

K+N#m"[2_6z1M&D"S1A（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。

0x*q:

W（i1h#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.v0p1A!

f&~'\,h5H4b:

[&X5Y）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。

2h"t'U*N3k#~3ZP（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。

8S2M'H6l*g5k$a（4）secondorder（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。

*\;P2R9J,l&V3P2L&p5b$M%v%A-D"T-R0U（5）BodyForceWeighted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：

2021.03.09

创作：

欧阳法

时间：

2021.03.09

创作：

欧阳法