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FLUENT----混合初始化

2月前浏览15891

本文摘要(由AI生成):

文章主要介绍了FLUENT仿真迭代前的赋初值方法,包括初始化和patch两种方法,其中初始化又分为标准初始化、FMG初始化和混合初始化。混合初始化主要针对复杂几何模型,通过求解拉普拉斯方程得到初始压力场和速度场,其他变量则根据全局平均值或特定方法赋值。对于稳态单相流动,默认采用混合初始化,其他流动计算默认采用标准初始化。混合初始化面板的各个选项包括迭代次数、松弛因子、参考框架、初始化选项等。通常情况下,不需要点击more settings进行设置,直接点击initialize进行初始化即可。如果初始化后的流场不符合预期,可以根据上文进行设置。对于多孔介质的流动问题,建议使用标准初始化,如果必须使用混合初始化,则勾选Maintain constant velocity magnitude选项。

   在进行FLUENT仿真迭代之前需要先对计算域进行赋初值,也就是初始化,然后FLUENT才能根据初始值以及边界条件等进行方程的迭代求解。FLUENT提供了两种不同的方法进行赋初值,一个是初始化,一个是patch,在进行patch之前需要首先初始化一下。两者也可以结合使用。对于初始化,有三种方法,一个是标准初始化,一个是FMG初始化,还有一个就是今天要讲的混合初始化。另外两种初始化以及patch留待下一篇讲解。

      混合初始化针对不同的边界条件有不同的方法进行插值来进行求解拉普拉斯方程。混合初始化主要是针对一些复杂的几何模型来求解拉普拉斯方程得到初始的压力场和速度场从而对计算域进行赋初值。对于其他的变量,诸如温度,湍流度,组分分布,体积分数等等主要是根据全局平均值或者特定的方法进行赋值(具体是什么特定方法,理论文档里面有详细介绍,参见help文档theory guide 21.8小节)。

      对于稳态单相流动,FLUENT默认采用的是混合初始化。对于其他的诸如多相流或者瞬态计算,默认的是标准初始化。不过请注意,这两种初始化方法都可以应用于所有的流动计算中,不管稳态还是瞬态,也不管单相多相甚至组分燃烧等等。

下面讲一下混合初始化面板的各个选项的意义。如下图所示。

点击initialize之后,软件会进行迭代计算,残差达到1e-6一般认为是达到了收敛标准,如下图所示。

大多数情况下,我们不需要点击more settings进行设置,而是直接点击initialize进行初始化就好了。但是有时候点击了初始化之后迭代没有达到默认的收敛标准也就是没有达到1e-6,或者初始化的流场不是我们想要的流场,这时候就需要点击more settings进行设置了。

如上图所示,点击之后有三个选项,通用设置、湍流设置和组分设置。

第一个通用设置下面有:

1. Number of iterations ,默认数值是10.这个代表了求解拉普拉斯方程时迭代10次。通常情况下这个数值不需要修改,如果初始化之后迭代没有达到默认的收敛标准也就是没有达到1e-6,或者初始化的流场不是我们想要的流场,可以适当增加迭代步数。

2. Explicit under-relaxation factor ,默认值为1. 这是进行求解拉普拉斯方程迭代时候的松弛因子,默认为1也就是不松弛。同样的,通常情况下这个数值不需要修改,如果初始化之后迭代没有达到默认的收敛标准也就是没有达到1e-6,可以适当减小此数值。

3. Reference frame ,默认设置为 relative to cell zone。在求解MRF模型或者滑移网格的时候,可以根据实际情况进行选择是绝对值还是相对值。如果计算域内没有区域的运动,那么这两个选项时一样的,如果计算内的大部分区域都是运动的,最好还是选择 relative to cell zone。

4. 初始化选项

4.1 use specified initial pressure on inlets 勾选此选项代表了在求解拉普拉斯方程时候使用入口边界的初始表压进行求解压力场,不勾选的话则是使用软件预定的方法进行求解(具体是什么方法,理论文档里面有详细介绍,参见help文档theory guide 21.8小节)。

4.2 Use external-aero favorable settings 对于一些横掠机翼的求解,或者飞行器,汽车等外流场的空气动力学求解,可以勾选此选项,有利于加速收敛。

4.3 Maintain constant velocity magnitude 勾选此选项代表了初始化之后计算域内的速度方向为迭代拉布拉斯方程求解的初始速度方向,而速度大小为一个常数值。这个选项对于一些不可压缩外部流动、多孔介质流动或者一些狭小流道内含有不真实的流动速度的情况是很有帮助的。一般情况下,含有多孔介质的流动不能使用混合初始化,要想使用的话,必须勾选这个选项。

第二个选项为湍流设置。

默认为使用湍流参数的平均值。如果想使用变量,则选去掉勾选,然后设置相应的湍流值,之后软件会根据局部的流动变量进行求解相应的湍流参数,如湍动能,耗散率等等。

第三个选项为组分设置。

默认情况下第二项组分的质量分数或者摩尔分数为0。如果要指定更加准确的组分值,可以勾选这个选项。这里所说的组分是指在select boundary species对话框中勾选的组分,如下图。

再次强调一下:通常情况下,绝大多数情况下,我们不需要点击more settings进行设置,而是直接点击initialize进行初始化就好了。如果此时初始化完成之后的流场和压力场不符合预期,可以按照上文进行设置。有些情况下也可以利用UDF进行初始化和patch与混合初始化进行联合使用,以达到预期的初场。好的初始值可以大大缩短计算时间。对于多孔介质的流动问题,建议使用标准初始化,如果由于其他原因一定要使用混合初始化的话,勾选Maintain constant velocity magnitude选项。

Fluent
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首次发布时间:2018-12-27
最近编辑:2月前
CFD计算王士刚
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1条评论
1年前
混合初始化一直转圈 请问是什么原因?
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