Fluent求解参数设置知识分享

F l u e n t求解参数设置

求解参数设置（Solution Methods/Solution Controls）：

在设置完计算模型和边界条件后，即可开始求解计算了，因为常会出现求解不收敛或者收敛速度很慢的情况，所以就要根据具体的模型制定具体的求解策略，主要通过修改求解参数来完成。在求解参数中主要设置求解的控制方程、选择压力速度耦合方法、松弛因子、离散格式等。

在VOF模型中，PISO比较适合于不复杂的流体，SIMPLE和SIMPLEC适合于可压缩的流体或者处于封闭域中的流体。

? 求解的控制方程:

在求解参数设置中，可以选择所需要

求解的控制方程。可选择的方程包括

Flow(流动方程)、Turbulence(湍流方

程)、Energy(能量方程)、Volume

Fraction(体积分数方程)等。在求解过程

中，有时为了得到收敛的解，先关闭一

些方程，等一些简单的方程收敛后，再

开启复杂的方程一起计算。

? 选择压力速度耦合方法:

在基于压力求解器中，FLUENT提供了压力速度耦合的4种方法，即SIMPLE、SIMPLEC(SIMPLE．Consistent)、PISO以及Coupled。定常状态计算一般使用SIMPLE或者SIMPLEC方法，对于过渡计算推荐使用PISO方法。PISO方法还可以用于高度倾斜网格的定常状态计算和过渡计算。需要注意的是压力速度耦合只用于分离求解器，在耦合求解器中不可以使用。

在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC算法，默认是SIMPLE算法，但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弛迭代时。

对于相对简单的问题(如没有附加模型激活的层流流动)，其收敛性可以被压力速度耦合所限制，用户通常可以使用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC算法中，压力校正亚松弛因子通常设为1.0，它有助于收敛，但是，在有些问题中，将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致流动不稳定，对于这种情况，则需要使用更为保守的亚松弛或者使用SIMPLE算法。对于包含湍流或附加物理模型的复杂流动，只要用压力速度耦合做限制，SIMPLEC就会提高收敛性，它通常是一种限制收敛性的附加模拟参数，在这种情况下，SIMPLE 和SIMPLEC会给出相似的收敛速度。

对于所有的过渡流动计算，推荐使用PISO算法邻近校正。它允许用户使用大的时间步，而且对于动量和压力都可以使用亚松弛因子1.0。对于定常状态问题，具有邻近校正的PISO并不会比具有较好的亚松弛因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上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，对所有方程都推荐使用亚松弛因子为1.0或者接近1.0。如果只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正，则要设定动量和压力的亚松弛因子之和为1.0(例如，压力亚松弛因子0.3，动量亚松弛因子0.7)。

? 松弛因子:

在求解过程中,控制变量的变化是很必要的，这就是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。

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，为超松弛因子人，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。

使用默认的亚松弛因子开始计算是很好的习惯，对于大多数流动，不需要修改默认亚松弛因子，如果经过4～5步的迭代，残差仍然增长，就需要减小亚松弛因子。压力、动量、k和ε的亚松弛因子默认值分别为0.3、0.7、0.8 和 0.8。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曲数的自然或混合对流流动)，应该对温度或密度(所用的亚松弛因子小于1.0 )的亚松弛因子进行设置。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1.0。对于其他的标量方程，如漩涡、组分、PDF变量，对于某些问题默认的亚松弛因子可能过大，尤其是对于初始计算，可以将松弛因子设为0.8以使收敛更容易。? 离散格式:

当流动与网格对齐时，如使用四边形／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，注意要使用二阶精度格式，对复杂流动更是如此。一般来讲，在一阶精度格式下容易收敛，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，则考虑改换一阶精度格式来计算。

对于转动及有旋流的计算，在使用四边形／六面体网格时，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，即使使用QUICK格式，结果也不一定好。乘方格式一般产生与一阶精度格式相同的精度结果。中心差分格式一般只用于大涡模拟模型，而且要求网格很细的情况。