收敛条件问题

WY72000

当收敛条件为默认（均为0.001)值时，大概不到400次就 收敛了，但当continuity由0.001变为10e-5时，到了650次还不 收敛，而且还有发散的趋势，这是怎么回事呀？
除了simplec 二阶迎风格式等设置外，其他基本上都是默认值  

cupidvenus

你首先要看你在默认情况下400次收敛是真收敛还是假收敛。
一般二阶格式不那么容易收敛的

WY72000

是的，上面这位说的很有道理。
你能提供检验是否真收敛的方法吗？
另外，现在已经运行到1200次了，continuity曲线还在不断上升（基本上是单调的），而且已经由原来的10e-4接近0.001的数量级了，看来，收敛的可能不大了
谢谢你的关注！

cupidvenus

真正算到收敛是要到各残差曲线走水平了,那需要很长时间,我曾算过一个很简单的案例,网格数不多,算到真正的收敛花了20000步,所以实际应用中通常都不算到真正的收敛,而只是算到一定程度就停了,收敛的判断是有一定经验的.
就我本人而言,在Fluent中一般是这样的,先算到1e-4以下(连续50步以上都在1e-4以下),再看看计算的结果是否符合流动规律,再考虑是否计算下去.
你要计算二阶迎风格式,最好先在一阶格式中算收敛,再改为二阶迎风格式算

liulifang

"这个1e-3或者1e-4的收敛标准是相对而言的。在FLUENT中残差是以开始5步的平均值为基准进行比较的。如果你的初值取得好，你的迭代会很快收敛，但是你的残差却依然很高；但是当你改变初场到比较不同的值时，你的残差开始会很大，但随后却可以很快降低到很低的水平，让你看起来心情很好。其实两种情况下流场是基本相同的。
由此来看，判断是否收敛并不是严格根据残差的走向而定的。可以选定流场中具有特征意义的点，监测其速度，压力，温度等的变化情况。如果变化很小，符合你的要求，即可认为是收敛了。一般来说，压力的收敛相对比较慢一些的。
是否收敛不能简单看残差图，还有许多其他的重要标准，比如进出口流量差、压力系数波动等等.尽管残差仍然维持在较高数值，但凭其他监测也可判断是否收敛。最重要的就是是否符合物理事实或试验结论。
残差曲线是否满足只是一个表面的现象，还要看进口和出口总量差不得大于1%,而且即使这样子,收敛解也不一定准确,它和网格划分/离散化误差,以及物理模型的准确性都有关系.所以得有试验数据做对比或者理论分析了

残差的大小不能决定是否收敛，我在用FLUENT计算时，多采用监测一个面的速度（或者是压力、
紊动能等参数）基本上不随着计算时间的推移而变化，就认为基本达到收敛。”
这是我引用一位大侠的帖子，我觉得说的很好，在后来的迭代中，我也是按照这个思想进行的，希望这段话对你有所帮助。呵呵！

WY72000

谢谢上面两位精辟的见解！
你们各有道理。
经过这段时间的计算，现在已经到4000次了，continuity大于10e-4.纵观规律，发现，continuity在1.009X10e-3与9.98X10e-4之间振荡（从400次开始基本上都表现出了这样的规律），各曲线基本上是相互平行且水平的
看了你们的说法后，才觉得后面的计算也许已经没有意义了。
但我还有问题需要请教：
1 “可以选定流场中具有特征意义的点，监测其速度，压力，温度等的变化情况”，是否指在FLUENT中display的结果啊？如果计算没有“solution is converged"，这个显示结果可靠吗？而且，无论是云图还是轮廓图，在FLUENT中并不能看到某个具体点的数值，怎么能与前面的结果比较呢？
2  “进出口流量差、压力系数波动”的监测，在什么地方呢，怎么操作，能指点一下吗？
3 “进口和出口总量差不得大于1%”，这里的“总量”指什么？如何获得其具体值？
4 “我在用FLUENT计算时，多采用监测一个面的速度（或者是压力、
紊动能等参数）基本上不随着计算时间的推移而变化，就认为基本达到收敛”。“不随着计算时间的推移而变化”指绝对数值完全相等吗？（比如取0.01m/s精度）

liulifang

你的问题我不全会，我只说我会的那部分吧？
1.监视窗口是在solve-monitors下面设置的，我根据我的模型需要一般选择surface，我就说说设置监视面这块吧，你想设置几个监视窗口，在surface monitors中增加或减少数目就可以了，选中plot,点击define，你想监视哪个面哪个物理量你就选择就可以了。之后点击iterate,除了残差窗口还有你设置的监视窗口都会出现，你试试看。
2.fluent系统默认的残差是1e-3,这个你可以自己调节，比如说出现“solution is converged"的时候你的结果不收敛，你可以减小残差到1e-4甚至更小。所以说“solution is converged"出现与否与你的结果是否收敛没有直接关系。
3.“不随着计算时间的推移而变化”就是呈现水平线，不再变化了的意思，表示稳定了，结果收敛了，我是这样理解的。
说的可能不一定全对，批判的接受吧，呵呵！

zhou-buaa

个人感觉以阻力或升力系数作为收敛标准在某些条件下更好一些。

CFDMASTER

我想纠正一下上述各位的概念。
你们所说的“收敛”应该是计算稳定性的含义，收敛的数学意义是当步长无限小时，数值解趋近于真解。
此外，楼主的问题在于高阶迎带有迎风倾向的都不是绝对稳定的，这在B.P.Lenord的文章中是早有定论的。因此楼主的计算不稳定性问题就在二阶迎风上。
我曾模拟过三维四角切圆锅炉的流场也遇到相似的问题。

WY72000

在这里,我想向你请教一下"解的不稳定性"和不收敛有什么样的关系呢?
   有时为了求得更精确的解就采用高阶迎风,但又出现了收敛震荡现象,该怎么办呢?
   你的问题最后怎么处理的?
    其实,我的问题最后算到2000次了还是一些水平波浪线.究竟怎么才能判断自己的问题收敛了呢?
    谢谢!
   

cupidvenus

其实出现振荡是正常的，要知道湍流本有许多的旋涡的，旋涡在流动中的发展是振荡的，计算时不可避免的会有计算精度的舍入误差，也会造成振荡，关键是振荡的幅度不能太大，最主要的是你监视的物理量基本不变化

CFDMASTER

收敛的解一定是稳定的，反之未必。
其实真正数学意义上的收敛是我们CFD领域中常说的网格独立性实验（mesh independence test）即网格加密到一定程度后，数值解不再随网格尺度的变化而变化。
二阶迎风只不过具有较高的截断精度，解决的是由于对流项的低阶差分格式导致的数值粘性的增大的问题（伪扩散），但其数值稳定性是不好的。
一阶迎风虽然有较大的伪扩散问题，但是是绝对稳定的。其伪扩散的误差可以采用加密网格的方式来减小。
其实目前商用CFD软件兼顾了低阶和高阶的迎风格式，主要是因为他们各有利弊（有兴趣可以参考伪扩散的文章），要是高阶都很好的话，软件商也没有必要保留一阶迎风了。
我建议楼主采用较密的网格＋一阶迎风算一次看看。

CFDMASTER

对于湍流问题的物理量的振荡和迭代残差振荡之间的联系，我还没有见过如cupidvenus 所说。