1. 常见的不收敛的情况
Fluent计算收敛情况总是相似的,但是发散情况却各有各的不同。有时候与其纠结怎么样才会收敛,不如了解一下如果出现了不收敛的情况应该怎么办。
下面介绍的几种情况,很多时候并不是发散了,只是计算过程中经常出现的问题,很多同学遇到这些问题就不知道该怎么办了,不知道可不可以继续计算下去,如果继续计算下去结果是否正确?这篇文章给大家详细介绍一下。
2.出口回流
2.1 出口回流介绍
控制台出现文本:Reversed flow on 16 faces (4.1% area) of pressure-outlet 3.
出口回流是经常会出现的情况,所谓出口回流,是指模型的出口本来应该是流体流出的,但是由于某些原因,反而有流体从模型出口流入计算域。这显然和显现实情况不符。
出现出口回流的情况一般有三种:分别是计算初期出现回流、物理模型不合理、计算发散
2.2 计算初期出现回流
刚开始进行计算,只计算几十步,这种情况出现回流是正常的,只要继续计算下去,这种现象就会消失了。
2.3 物理模型不合理
如果建模有问题也可能出现这种情况,这种情况即使是一直计算下去,回流现象还是没有消失,一般是因为物理模型的问题,比如卡门涡街的尾流区太短,在出口处仍然还有涡流存在,那么出口出现回流就是正常的现象。
此时想要解决这个问题,需要修改物理模型,如增加尾流区的长度等。
2.4 计算发散
最后一种情况就是确实发散了,计算过程中流场的速度波动太大。
此时只能逐个检查设置问题,最常见的原因如边界条件设置不合理、模型网格质量较差、数学模型选择不合适等。
3. 计算发散的排查办法
对于发散,可以参考下面一些常见的排查步骤和解决方法:
3.1检查初始条件和边界条件
确保所有初始条件和边界条件设置合理。例如,速度、压力、温度等数值在物理上应该是合理的。如果这些条件设置得过大或过小,可能会导致计算过程中的不稳定性。
尝试使用更接近实际情况的初始条件,或者用简单的初始条件开始计算,如零初始场或较为平滑的条件。
3.2 改进网格质量
检查网格的质量,尤其是网格的体积、扭曲度、最小单元大小等参数。网格质量差可能会导致计算中产生数值不稳定。
3.3 调整计算设置
如果进行瞬态计算,尝试减少时间步长,使得计算更稳定。在瞬态计算中增加每个时间步的迭代次数,以确保每个时间步都能充分收敛。
对于稳态计算,降低松弛因子来减缓计算的发散。
3.4 验证物性参数
检查并确保物性参数(如密度、粘度、导热系数等)设置合理且符合物理意义。特别是在多相流或高温高压环境中,物性参数的变化可能导致计算不稳定。
3.5 更改求解器设置
如果使用双精度求解器收敛性比较差,可以切换为单精度求解器。同样地,如果使用单精度求解器收敛性比较差,可以切换为双精度求解器。一般来说,双精度求解器通常可以提高计算精度,减少数值误差。
也可以尝试改变压力-速度耦合算法(如SIMPLE, PISO, Coupled等)来测试不同算法的稳定性。
3.6 逐步简化问题
通过简化模型,如去除物理模型、简化几何结构、减少求解的物理量来尝试是否可以增强收敛
比如,仅求解流动场,忽略热或质量传递,看看是否还会出现问题。也就是我们经常说的只计算部分方程来增强收敛性。
3.7 检查UDF
如果我们使用了UDF,出现了发散的问题,可以尝试去掉UDF,看看是否还会出现发散。如果发散消失了,那就说明是UDF的问题,需要检查UDF的代码。