ANSYS FLUENT培训教材之求解器设置.ppt

Note that MUSCL (in 6.2) and QUICK schemes are unbounded schemes, so they can produce unphysical oscillations when steep gradients exist in the flows. A Pera Global Company ? PERA China A Pera Global Company ? PERA China ANSYS FLUENT 培训教材 第四节：求解器设置 安世亚太科技（北京）有限公司 概要 使用求解器（求解过程概览） 设置求解器参数 收敛 定义 监测 稳定性 加速收敛 精度 网格无关性 网格自适应 非稳态流模拟（后续章节中介绍） 非稳态流问题设置 非稳态流模型选择 总结 附录 求解过程概览 求解参数 选择求解器 离散格式 初始条件 收敛 监测收敛过程 稳定性 设置松弛因子 设置 Courant number 加速收敛 精度 网格无关性 自适应网格 No Set the solution parameters Initialize the solution Enable the solution monitors of interest Modify solution parameters or grid Calculate a solution Check for convergence Check for accuracy Stop Yes Yes No 求解器选择 FLUENT中有两种求解器 – 压力基和密度基。 压力基求解器以动量和压力为基本变量 通过连续性方程导出压力和速度的耦合算法 压力基求解器有两种算法 分离求解器 – 压力修正和动量方程顺序求解。 耦合求解器 (PBCS) –压力和动量方程同时求解 Pressure-Based (segregated) Density-Based (coupled) Solve Mass Continuity; Update Velocity Solve U-Momentum Solve V-Momentum Solve W-Momentum Pressure-Based (coupled) Solve Turbulence Equation(s) Solve Species Solve Energy Solve Other Transport Equations as required Solve Mass Momentum Solve Mass, Momentum, Energy, Species 求解器选择 密度基耦合求解器 以矢量方式求解连续性方程、动量方程、能量方程和组分方程 通过状态方程得到压力 其他标量方程按照分离方式求解 DBCS 可以显式或隐式方式求解 隐式 – 使用高斯赛德尔方法求解所有变量 显式: 用多步龙格库塔显式时间积分法。 Enabling pressure-based coupled solver (PBCS) 如何选择求解器 压力基求解器应用范围覆盖从低压不可压缩流到高速压缩流 需要的内存少 求解过程灵活 压力基耦合求解器 (PBCS) 适用于大多数单相流，比分离求解器性能更好 不能用于多相流（欧拉）、周期质量流和 NITA 比分离求解器多用1.5–2倍内存 密度基耦合求解器 (DBCS)适用于密度、能量、动量、组分间强耦合的现象 例如: 伴有燃烧的高速可压缩流动，超高音速流动、激波干扰 隐式方法一般优于显式，因为其对时间步有严格的限制 显式方法一般用于流动时间尺度和声学时间尺度相当的情况（如高马赫激波的传播） 离散化（插值方法） 存储在单元中心的流场变量必须插值到控制体面上 对流项的插值方法有: First-Order Upwind – 易收敛，一阶精度。 Power Law –对低雷诺数流动 （ Recell 5 ）比一阶格式更精确 Second-Order Upwind – 尤其适用流动和网格方向不一致的四面体/三角形网格，二阶精度，收敛慢 Monotone Upstream-Centered Schemes for Conservation Laws (MUSCL) – 对非结构网格，局部三阶精度，对二次流、旋转涡、力等预测的更精确 Quadratic Upwind Interpolation (QUICK) – 适用于四边形/六面体以及混合网格，对旋转流动有用，在均匀网格上能达到三阶精度 插值方法（梯度） 为了得到扩散通量、速度导数，以及高阶离散格式，都需要求解变量的梯度 单元中心的变量梯度由以下三种方法得到: Green-Gauss Cell-Based – 可能会引起伪