九十、浮点溢出Floating point exception怎么办？？

1.1 浮点溢出介绍

浮点溢出是最常见的不收敛情况，此时文本控制栏会出现下面的文本：Error: floating point exception。

最后Fluent会直接停止计算，不要有任何的侥幸心理，你这次的计算是彻底的发散了，发散到Fluent都觉得没有计算下去的必要了。

5.2 为什么会出现浮点溢出？

实际上Floating point exception是一个计算机术语，指的是在执行浮点数运算时发生的错误。浮点异常通常包括以下几种情况：

a. 除以零：尝试除以零的操作会引发浮点异常。在数学上，除以零是未定义的，因此计算机在执行这样的操作时会报错。

b. 溢出：当计算的结果超出了浮点数能够表示的最大或最小值时，会发生溢出。double数可以表示的数字的绝对值范围大约是：-1.79E+308 ~ +1.79E+308

例如，一个非常大的数乘以它自身多次可能会导致溢出。

c. 下溢：当计算的结果非常接近于零，以至于无法在当前精度下表示时，会发生下溢。在这种情况下，结果可能会被设置为零。

d. 无效运算：某些运算在数学上是未定义的，比如负数的平方根，或者格式不正确的数（如NaN，即“非数字”）参与运算。

5.3 浮点溢出的解决办法

可以肯定的是出现浮点溢出一定是发散了，而且只能重新计算，不能在原来基础上继续计算。实际上，在原来的基础上你点计算也算不了。

实际上Fluent计算过程出现浮点溢出的原因并不好找，只能按照发散的方式来一点点检查设置。对于发散，可以参考下面一些常见的排查步骤和解决方法：

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。

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（如高度扭曲的网格）可能会导致计算中产生数值不稳定。

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。

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。

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。

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。

7. 检查UDF

如果我们使用了UDF，出现了浮点溢出的问题，可以尝试去掉UDF，看看是否还会出现浮点溢出。如果浮点溢出消失了，那就说明是UDF的问题，需要检查UDF的代码。

要注意，上面的解决办法是出现发散的一般排除步骤，并不只针对浮点溢出问题。

文本控制栏还可能出现下面的文本

Stabilizing temperature to enhance linear solver robustness.

Stabilizing pressure using GMRES to enhance linear solver robustness.

这种文本通常还可能和浮点溢出floating point exception同时出现。

当只出现这种本文时，一般都是收敛性不够好的时候或者计算初期。可以先不必理会，先继续计算下去，观察这种情况是否就会消失。

如果一直存在这个问题，还说明收敛性不够好，但还没有达到彻底发散的地步。此时需要更改一些计算设置来增强收敛性。最常见的一些方式，如：减少时间步长、降低松弛因子等