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体积力
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。

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,将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致不稳定。对于所有的过渡流动计算,强烈推荐使用PISO算法邻近校正。它允许你使用大的时间步,而且对于动量和压力都可以使用亚松驰因子1.0。
对定常状态问题,PISO的邻近校正比具有较好亚松驰因子的SIMPLE或SIMPLEC算法差。
对具有较大扭曲网格的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。

当使用PISO邻近校正时,所有的方程推荐使用亚松驰因子为1.0或接近1.0。
如果只对高度扭曲网格使用PISO倾斜校正,设定动量和压力的亚松驰因子之和为1.0(如:压力亚松驰因子0.3,动量亚松驰因子0.7)。如同时使用PISO两种校正方法,推荐参阅PISO邻近校正中所用的方法
4.在FLUENT定义速度入口时,速度入口的适用范围是什么。

速度入口的边界条件适用于不可压流动,需要给定进口速度以及需要计算的所有标量值。速度入口边界条件不适合可压缩流动,否则入口边界条件会使入口处的总温或总压有一定的波动。

5.如何选择单、双精度解算器
Fluent的单双精度求解器适合于所有的计算平台,在大多数情况下,单精度求解器就能很好地满足计算精度要求,且计算量小。
但在有些情况下推荐使用双精度求解器:
1)如果几何体包含完全不同的尺度特征(如一个长而壁薄的管),用双精度的;
2)如果模型中存在通过小直径管道相连的多个封闭区域,不同区域之间存在很大的压差,用双精度。

3)对于有较高的热传导率的问题或对于有较大的长宽比的网格,用双精度。
6.对于不同求解器,离散格式的选择应注意哪些细节。
实际计算中一阶迎风差分与二阶迎风差分有什么异同。
控制方程的扩散项一般采用中心差分格式离散,而对流项则可采用多种不同的格式进行离散。
Fluent允许用户为对流项选择不同的离散格式(注意:粘性项总是自动地使用二阶精度的离散格式)。
默认情况下,当使用分离式求解器时,所有方程中的对流项均用一阶迎风格式离散;当使用耦合式求解器时,流动方程使用二阶精度格式,其他方程使用一阶精度格式进行离散。此外,当选择分离式求解器时,用户还可为压力选择插值方式。
当流动与网格对齐时,如使用四边形或六面体网格模拟层流流动,使用一阶精度离散格式是可以接受的。
但当流动斜穿网格线时,一阶精度格式将产生明显的离散误差(数值扩散)。因此,对于2D三角形及3D四面体网格,注意使用二阶精度格式,特别对复杂流动更是如此。一般讲,一阶精度格式容易收敛,但精度较差。
有时,为了加快计算速度,可先在一阶精度格式下计算,然后再转到二阶精度格式下计算。如果使用二阶精度格式遇到难于收敛的情况,可考虑改换一阶精度格式。
对于转动及有旋流的计算,在使用四边形及六面体网格式,具有三阶精度的QUICK格式可能产生比二阶精度更好的结果。但是,一般情况下,用二阶精度就已足够,使用QUICK格式,结果也不一定好。
乘方格式(Power-law Scheme)一般产生与一阶精度格式相同精度的结果。

中心差分格式一般只用于大涡模拟,而且要求网格很细的情况。
中的interface
Fluent中,Interface为“交接面”,主要用途有三个:多重坐标系模型中静态区域与运动区域之间的交接面的定义;滑移网格交接处的交接面定义,例如:两车交会,转子与定子叶栅模型,等等。
非一致网格交接处,例如:上下网格网格间距不同等。
在Fluent中,interface的交接重合处默认为interior,非重合处默认为wall。

Interior意思为“内部的”,在Fluent中指计算区域。
Internal意思为“内部的”,比如说内能,内部放射率等,具体应用不太清楚。

8.分离式求解器和耦合式求解器的适用场合是什么。
分析两种求解器在计算效率与精度方面的区别
Fluent默认使用分离式求解器,但是,对于高速可压流动,由强体积力(如浮力或者旋转力)导致的强耦合流动,或者在非常精细的网格上求解的流动,需要考虑耦合式求解器。耦合式求解器耦合了流动和能量方程,常常很快便可以收敛。耦合式求解器所需要的内存约是分离式求解器的1.5到2倍,选择时可以根据这一情况来权衡利弊。在需要耦合隐式的时候,如果计算机内存不够,就可以采用分离式或耦合显式。耦合显式虽然也耦合了流动和能量方程,但是它还是比耦合隐式需要的内存少,当然它的收敛性也相应差一些。
需要注意的是,在分离式求解器中提供的几个物理模型,在耦合式求解器中是没有的。这些物理模型包括:流体体积模型(VOF),多项混合模型,欧拉混合模型,PDF燃烧模型,预混合燃烧模型,部分预混合燃烧模型,烟灰和NOx模型,Rosseland辐射模型,熔化和凝固等相变模型,指定质量流量的周期流动模型,周期性热传导模型和壳传导模型等。
而下列物理模型只在耦合式求解器中有效,在分离式求解器中无效:理想气体模型,用户定义的理想气体模型,NIST理想气体模型,非反射边界条件和用于层流火焰的化学模型。
9.在FLUENT计算时,有时候计算时间会特别长,为了避免断电或其它情况影响计算,应设置自动保存功能,如何设置自动保存功能。

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