fluent 收敛判断问题.doc

FLUENT 收敛判断问题及解决方法
1 Under-Relaxation Factors(亚松弛因子)
所谓亚松弛,就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减,以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写出时,为亚松弛因子(Relaxation Factors)。
FLUENT中的亚松弛:由于FLUENT所解方程组的非线性,我们有必要控制变化。一般用亚松弛方法来实现控制,该方法在每一部迭代中减少了变化量。亚松弛最简单的形式为:单元内变量等于原来的值加上亚松弛因子a与变化的积。分离解算器使用亚松弛来控制每一步迭代中的计算变量的更新。这就意味着使用分离解算器解的方程,包括耦合解算器所解的非耦合方程(湍流和其他标量)都会有一个相关的亚松弛因子。在FLUENT中,所有变量的默认亚松弛因子都是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题,但是对于一些特殊的非线性问题(如某些湍流或者高Raleigh数自然对流问题),在计算开始时要慎重减小亚松弛因子。使用默认的亚松弛因子开始计算是很好的****惯,如果经过4到5步的迭代残差仍然增长,你就需要减小亚松弛因子。有时候,如果发现残差开始增加,你可以改变亚松弛因子重新计算。在亚松弛因子过大时通常会出现这种情况。最为安全的方法就是在对亚松弛因子做任何修改之前先保存数据文件,并对解的算法做几步迭代以调节到新的参数。最典型的情况是,亚松弛因子的增加会使残差有少量的增加,但是随着解的进行残差的增加又消失了。如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算并回到最后保存的较好的数据文件。注意:粘性和密度的亚松弛是在每一次迭代之间的。而且,如果直接解焓方程而不是温度方程(即对PDF计算),基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值,你可以在解控制面板点击默认按钮。对于大多数流动,不需要修改默认亚松弛因子。但是,如果出现不稳定或者发散你就需要减小默认的亚松弛因子了,其中压力、动量、,,。对于SIMPLEC格式一般不需要减小压力的亚松弛因子。在密度和温度强烈耦合的问题中,如相当高的Raleigh数的自然或混合对流流动,应该对温度和/或密度()进行亚松弛。相反,当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时,流动密度是常数,。对于其它的标量方程,如漩涡,组分,PDF变量,对于某些问题默认的亚更松弛可能过大,尤其是对于初始计算。。
2 Courant Number(库朗数)
  对于FLUENT的耦合解算器,对时间步进格式的主要控制是Courant Number(CFL),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 Number,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Courant Number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Courant Number从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如