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Fluent常见问题解决方法
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2020-09-28
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针对Fluent初学者或者进阶者而言,总会遇到许多问题,就算看视频做例子都会出错,那么这里将会给大家列举做Fluent过程中所遇到的种种问题及解决办法。(如果涉及侵权请联系删除)
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关于 wall-shadow
这个 shadow 从何而来?其边界层应当如何设定?
你定义了属性不同的两个计算域(例如 A 和 B 区域),两个区域形成共同的交界面。其中 A 计算域的面取
以前的名称,而 B 计算域的面则取该名称.shadow 的名字。在边界条件中将该表面定义为 interior,则可
以将该两区域结合成相连的计算域。
请问 shadow 是自动生成的还是要自己去定义?
shadow 面通常在两种情况下出现:
1.当一个 wall 两面都是流体域时,那么 wall 的一面被定义为 wall.1,wall 的另一面就会被软件自动定义为
wall.1_shadow,它的特性和 wall 是一样的,有关它的处理和 wall 面没有什么区别;
2.另外一种情况就是当你在 fluent 软件中,把周期性面的周期特性除去时,也会出现一个 shadow 面,这种情
况比较好理解,shadow 面和原来的面分别构成周期性的两个面.
shadow 也出现在 wall 的一面是流体,而另一面是固体的情况。此时可以进行流体-固体的耦合计算。
初始化和边界条件
1 FLUENT 的初始化面板中有一项是设置从哪个地方开始计算(compute from),选择从不同的边界开始计算
有很大的区别吗?该怎样根据具体问题选择从哪里计算呢?比如有两个速度入口 A 和 B,还有压力出口等等,
是选速度入口还是压力出口?如果选速度入口,有两个,该选哪个呀?有没有什么原则标准之类的东西?
一般是选取 ALL ZONE,即所有区域的平均处理,通常也可选择有代表性的进口(如多个进口时)进行初始
化。对于一般流动问题,初始值的设定并不重要,因为计算容易收敛。但当几何条件复杂,而且流动速
度高变化快(如音速流动),初始条件要仔细选择。如果不收敛,还应试验不同的初始条件,甚至逐次改变
边界条件最后达到所要求的条件。
2 要判断自己模拟的结果是否是正确的,似乎解的收敛性要比那些初始条件和边界条件更重要,可以这
样理解吗?也就是说,对于一个具体的问题,初始条件和边界条件的设定并不是唯一的,为了使解收敛
需要不断调整初始条件和边界条件直到解收敛为止,是吗?如果解收敛了,是不是就可以基本确定模拟
的结果是正确的呢?
对于一个具体的问题,边界条件的设定当然是唯一的,只不过初始化时可以选择不同的初始条件(指定
常流) ,为了使解的收敛比较好,我一般是逐渐的调节边界条件到额定值( "额定值"是指你题目中要求
的入口或出口条件,例如计算一个管内流动,要求入口压力和温度为 10MPa 和 3000K,那么我开始叠代
时选择入口压力和温度为 1MPa 和 500K(假设,这看你自己问题了) ,等流场计算的初具规模、收敛的
较好了,
再逐渐调高压力和温度,经过好几次调节后最终到达额定值 10MPa 和 3000K,这样比一开始就设为
10MPa 和 3000K 收敛的要好些)这样每次叠代可以比较容易收敛,每次调节后不用再初始化即自动调用
上次的解为这次的初始解,然后继续叠代。即使解收敛了,这并不意味着就可以基本确定模拟的结果是
正确的,还需要和实验的结果以及理论分析结果进行对比分析。

关于残差
残差——是 cell 各个 Face 的通量之和,当收敛后,理论上当单元体内没有源相时各个面流入的通量也就
是对物理量的输运之和应该为 0。最大残差或者 RSM 残差反映流场与所要模拟流场(指收敛后应该得到
的流场,当然收敛后得到的流场与真实流场之间还是存在一定的差距)的差距,残差越小越好,由于存
在数值精度问题,不可能得到 0 残差,对于单精度计算一般应该低于初始残差 1e-03 以下为好,但还要看
具体问题。
一般在 Fluent 里可以添加进出口流量监控(print or plot) ,当残差收敛到一定程度后,还要看进出口流
量是否达到稳定平衡,才可以确认收敛与否。
残差在较高位震荡,需要检查边界条件是否合理,其次检查初始条件是否合适,比如在有激波的流场,
初始条件不合适,会带来流场的震荡。有时流场可能有分离或者回流,这本身是非定常现象,计算时残
差会在一定程度上发生震荡,这时如果进出口流量是否达到稳定平衡,也可以认为流场收敛了(前提是
要消除其他不合理因数) 。另外 Fluent 缺损地采用多重网格,在计算后期,将多重网格设置为零可以避
免一些波长的残差在细网格上发生震荡。
什么是松弛因子
由于流体力学中要求解非线性的方程,在求解过程中,控制变量的变化是很必要的,这就通过松弛因子来实现
的.它控制变量在每次迭代中的变化.也就是说,变量的新值为原值加上变化量乘以松弛因子.
如:
A1=A0+B*DETA
A1 新值
A0 原值
B 松弛因子
DETA 变化量
松弛因子可控制收敛的速度和改善收敛的状况!
为 1,相当于不用松弛因子
大于 1,为超松弛因子,加快收敛速度
小于 1,欠松弛因子,改善收敛的条件
一般来讲,大家都是在收敛不好的时候,采用一个较小的欠松弛因子。
Fluent 里面用的是欠松弛,主要防止两次迭代值相差太大引起发散。松弛因子的值在 0~1 之间,越小表
示两次迭代值之间变化越小,也就越稳定,但收敛也就越慢

双出口问题
fluent 里关于双出口的边界条件设定据有所知只有两种方法:1 两个出口都采用 outflow 方式,然后设定两
个出口的流量比重(默认为 1:1);2,两个出口都采用压力出口边界条件,分别给定压力。至于进口,速度
和压力都可以的。
如果发现有更好的方法请告诉我一下好吧
若用 split 剖分体时,要选择“connected”选项,否则 FLUENT 会将交界面默认
为壁面(wall)。
如果两个体是一个连通域,那么最好保证分体划分网格时,公共的面要相互关
联,使两个体在这个面上的网格节点坐标一致
GAMBIT 学习资料
首先,在网格划分之前,你最好从数值仿真的全局出发,比如精度要求,计算时间要求,
机子配置等等,思考一下是使用结构网格,还是非结构网格,抑或是混合网格;因为这关系
到接下来的网格划分布置和划分策略。
然后,在确定了网格类型之后,就是根据模型情况,构思一下网格拓扑,就是自己要明
确最终想得到什么样的网格,比如翼型网格,是 型,还是 型;一个圆面是想得到“内方
外圆”的铜钱币类型的网格,还是一般的网格,等等。这一步有时可能不太清楚,自己有时
都不知道什么样的网格拓扑是合适的,那就需要平时多看看这方面的帖子,收集一些划分比

较好的网格图片,体会体会。确定了网格拓扑之后,对模型进行划分网格前的准备,比如分
割啊,对尺度小对计算结果影响不大的次要几何进行简化,等等。
接着,划分网格。划分网格都是从线网格,面网格,到体网格的;线网格的划分,也就
是网格节点的布置,对网格的质量影响比较大,比如歪斜,长宽比,等等,节点密度在
中可以通过很多的方法进行控制调整,大家可以看相关的资料。面网格的划分,非
结构的网格咱就不说了,结构网格可能有时比较麻烦,这就要求大家最好对那几种网格策略
比较了解,比如 划分方法所适用的模型形状,在划分的时候对顶点类型及网格
节点数的要求(,适用于边数大于或等于 的面,顶点要求为 个 类型,
其他为 类型,对应边的网格节点数必须相等),以此类推,其他的划分方法也有这方
面的要求以及适合的形状。当出现了不能划分的时候,可以根据 给的提示进行修
改顶点类型或网格节点数来满足划分方法的要求。如果实在不能划分,则退而求其次,改用
其他方法进行划分或者对面进行分割;等等。关于体网格的划分,与面网格划分所要注意的
东西类似。
另外,根据我个人的经验,如果模型比较简单规则,大家最好尽量使用结构网格,比较
容易划分,计算结果也比较好,计算时间也相对较短;对于复杂的几何,在尽量少的损失精
度的前提下,尽量使用分块混合网格。在使用分块混合网格时注意两点:)近壁使用边界
层网格,这对于近壁区的计算精度很有帮助,尽管使用足够多的非结构网格可以得到相同的
结果(倘若在近壁区使用网格不当,那个湍流粘性比超过限定值的警告就可能出现);)
分块网格在分块相邻的地方一定要注意网格的衔接要平滑,相邻网格的尺寸不能相差太大,
尽量控制在 左右。否则在计算时容易出现不收敛或者高连续方程残差的问题。
最后,一定要记得预览检查网格的质量。如果网格的质量不好,你就不要抱着侥幸的心
理交给 计算了,那肯定是算不好的。所以划分网格要有耐心,不断地调整,直到满
足要求为止。原本我以为这一条大家都很在意,经过一段时间的论坛问题观察,其实不然,
有很多版友随便划分个网格就急切地导入到 中计算,出问题是理所当然的,但提出
的很多问题,有时实在让人无能为力,帮不上忙。再说一遍,一定要检查网格质量,如果不
满足要求,就不要导入到 中计算了。

一点小知识:
检查网格质量的方法,网格导入 中之后,,可以看看
网格大致情况,有无负体积,等等;在 窗口输入, 然后回车,
会显示最主要的几个网格质量。
在这里我谈一下, 计算对网格质量的几个主要要求:
)网格质量参数:
(不能高于 ,最好在 以下;越小越好)
(也是 ,最好在 ! 以内,最高不能超过
")
#$ (一般控制在 : 以内,边界层网格可以适当放宽)
#%(就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,
以减少假扩散)
!)网格质量对于计算收敛的影响:
高 的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅
几个高 的单元。
举个例子:共有 !& 个单元,仅有 ' 个单元的 超过了 ,在进行
到 '( 步迭代时计算就发散了!
高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。也就是说,#$
尽量控制在推荐值之内。
()网格质量对精度的影响:
相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么连续方程高残差的原
因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
")网格单元形状的影响:
非结构网格比结构网格的截断误差大,因此,为提高计算精度计,请大家尽量使用结构
网格,对于复杂几何,在近壁这些对流动影响较大的地方尽量使用结构网格,在其他次要区
域使用非结构网格。
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