FLUENT基本CFD少量概念问题.docxVIP

1.如何监视FLUENT的计算结果？如何判断计算是否收敛？在FLUENT中收敛准则是如何定义的？分析计算收敛性的各控制参数，并说明如何选择和设置这些参数？解决不收敛问题通常的几个解决方法是什么？怎样判断计算结果是否收敛？可以采用残差控制面板来显示；或者采用通过某面的流量控制；如监控出口上流量的变化；采用某点或者面上受力的监视；涡街中计算达到收敛时，绕流体的面上受的升力为周期交变，而阻力为平缓的直线。1）观察点处值不再随计算步骤的增加而变化；2）各个参数残差随计算步数的增加而降低，最后趋于平缓；3）要满足质量守恒（计算中不牵涉到能量）或者是质量与能量守恒（计算中牵涉到能量）。特别要指出的是，即使前两个判据都已经满足了，也并不表示已经得到合理的收敛解，因为，如果松弛因子设置得太紧，各参数在每步计算的变化都不是太大，也会使前两个判据得到满足，此时就要看第三个判据。还需要说明的是,一般我们希望在收敛情况下，残差越小越好，但是残差曲线是全场求平均的结果，有时其大小并不一定代表计算结果的好坏，有时即使计算残差很大，但结果是好的，关键要看计算结果是否符合物理事实，即残差的大小与模拟的物理现象本身的复杂性有关，必须从实际物理现象上看计算结果。比如一个全机模型，在大攻角情况下,解震荡得非常厉害，而且残差的量级也总下不去，但这仍然是正确的，因为大攻角下实际流动情形不断有涡的周期性脱落,流场本身是非定常的，所以解也是波动的，处理的时候取平均。2.什么叫松弛因子？松弛因子对计算结果有什么影响？对计算的收敛情况又有什么样的影响？1）亚松驰（Under Relaxation）：所谓亚松驰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，为松驰因子（Relaxation Factors）2）FLUENT中的亚松驰：由于FLUENT所解方程组的非线性，我们有必要控制变化。用亚松驰方法来实现控制，该方法在每一步迭代中减少了变化量。亚松驰最简单的形式：新的迭代步的值等于上一步的值和亚松驰因子a与两者之间变化量积的和,即两个迭代步治之间的真正的变量是亚松弛因子与两个迭代步数值之间差值的乘积。?分离求解器使用亚松驰控制每一步迭代中计算变量的更新。这意味着使用分离求解器的方程，包括耦合解算器所计算的非耦合方程（湍流和其他标量）都有一个相关的亚松驰因子。在FLUENT中，所有变量默认的亚松驰因子是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题，但对于一些特殊的非线性问题（如：某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题），在计算开始时要慎重减小亚松驰因子。使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。如果经过4到5步的迭代残差仍然增长，就需要减小亚松驰因子。在亚松驰因子过大时，会发现残差开始增加，可改变亚松驰因子重新计算。最为安全的方法是对亚松驰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。最典型情况，亚松驰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就需要考虑停止计算并回到最初保存的较好的数据文件。注意：粘性和密度的亚松驰在每一次迭代之间，且如果直接计算焓方程而不是温度方程（即：对PDF计算）基于焓的温度更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值，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就需要减小默认的亚松弛因子，其中压力、动量、k和e的亚松弛因子默认值分别为0.2，0.5，0.5和0.5。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Rayleigh数的自然或混合对流流动，应该对温度和/或密度（所用亚松弛因子小于1.0）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，温度的亚松弛因子可以设为1.0。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松弛可能过大，尤其是对于初始计算。可以将松弛因子设为0.8以使得收敛更容易。3.在分离求解器中，FLUENT提供了压力速度耦和的三种方法：SIMPLE，SIMPLEC及PISO，它们的应用有什么不同在FLUENT中，有标准SIMPLE算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法。默认SIMPLE算法。但是对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果，尤其是可以应用增加的亚松驰迭代时，具体介绍如下:对于相对简单的问题（如：没有附加模型激活的层流流动），其收敛性已经被压力速度耦合所限制，通常用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC中，压力校正亚松驰因子通常设为1.0，它有助于收敛。但是，有些问题中，将压