fluent的cfd計算不收斂問題解決方案

2021-10-24 19:27:56 字數 967 閱讀 5434

fluent計算收斂,應滿足以下要求:

各個專案的迭代殘差降低到足夠小的數值

某些巨集觀物理量(例如管路出口流量)數值基本平穩不波動

計算不能收斂,原因有很多,主要是這幾個型別:

網格單元質量太差

材料引數、邊界條件的設定等組合不恰當或者違揹物理規律

求解方式和引數設定不合理

單元質量太差是乙個很常見的導致計算不收斂的原因。劣質的單元會導致某些敏感區域數值不穩定。對於fluent計算,建議標準如下:

面單元,三角形內角範圍20-120度,四邊形單元45-135度

四面體單元,扭曲度不超過0.9,最好控制在0.85以下

相鄰單元之間尺寸比例不超過1.5

邊界層區域,注意是否滿足湍流模型相對應的y+數值要求

單元密度是否分布合理,在流動複雜的區域有較密集的單元

材料引數、邊界條件等涉及物理實際場景的設定,如果設定不合理,也會導致計算不收斂。因為軟體中設定的情況,很有可能在現實世界不可能發生。典型例子,多相流計算中,各個副相體積比總和超過100%,導致主相體積比為負數。此時計算不收斂是正常現象,因為這個在現實中不可能出現(某種組分在混合物的比例,只可能0-100%)。此情況下即使計算收斂,結果也是非物理解,沒有參考價值。

從數值計算角度,某些求解方式本身就存在數值不穩定或者難以收斂的問題。對於瞬態計算,過大的時間步長也會引起計算不收斂。

原因排查步驟:

檢查單元質量,保證不存在劣質單元

如果問題複雜,考慮因素很多,則先採用考慮因素較少的簡單模型,看看是否收斂,隨後依次新增各影響因素

仔細檢視各個設定,檢查是否存在違反物理規律的設定

修改計算格式,瞬態計算還可以減少時間步長

修改鬆弛因子

如果網格質量良好,

如果是迭代殘差在開始後不久就向著無窮大方向上公升,通常在步驟2、3中會發現問題

如果是迭代殘差經歷多次計算後仍然在比較低的值波動但是無法達到收斂標準,通常需要採用步驟4、5的操作

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