fluent計算錯誤分析

2017-01-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1. FlUENT

1.1 求解方面

1.1.1 floating point error是什么意思?怎樣避免它?

Floating point error已經(jīng)提過很多次了并且也已經(jīng)對它討論了許多。下面是在Fluent論壇上的一些答案:

從數(shù)值計算方面看,計算機所執(zhí)行的運算在計算機內(nèi)是以浮點數(shù)(floating point number)來表示的。那些由于用戶的非法數(shù)值計算或者所用計算機的限制所引起的錯誤稱為floating point error。

1)非法運算:最簡單的例子是使用Newton Raphson方法來求解f(x)=0的根時,如果執(zhí)行第N次迭代時有,x=x(N),f’(x(N))=0,那么根據(jù)公式x(N+1)=x(N)-f(x(N))/ f’(x(N))進行下一次迭代時就會出現(xiàn)被0除的錯誤。

2)上溢或下溢:這種錯誤是數(shù)據(jù)太大或太小造成的,數(shù)據(jù)太大稱為上溢,太小稱為下溢。這樣的數(shù)據(jù)在計算機中不能被處理器的算術(shù)運算單元進行計算。

3)舍入錯誤:當對數(shù)據(jù)進行舍入時,一些重的數(shù)字會被丟失并且不可再恢復。例如,如果對0.1進行舍入取整,得到的值為0,如果再對它又進行計算就會導致錯誤。

避免方法

計算和迭代我認為設一個比較小的時間步長會比較好的?；蛘吒某尚〉那匪神Y因子也會比較好。從我的經(jīng)驗來看,我把欠松馳因子設為默認值的1/3;降低欠松馳因子或使用耦合隱式求解;改變欠松馳因子,如果是非穩(wěn)態(tài)問題可能是時間步長太大;改善solver-control-limits比例或許會有幫助;你需要降低Courant數(shù);如果仍然有錯誤,不選擇compute from初始化求解域,然后單擊init。再選擇你想從哪個面初始化并迭代,這樣應該會起作用。另外一個原因可能是courant數(shù)太大,就樣就是說兩次迭代之間的時間步太大并且計算結(jié)果變化也較大(殘差高)。

網(wǎng)格問題當我開始縮放網(wǎng)格時就會發(fā)生這個錯誤。在Gambit中,所有的尺寸都是以mm為單位,在fluent按scale按鈕把它轉(zhuǎn)換成m,然后迭代幾百次時就會發(fā)生這種錯誤。但是當我不把網(wǎng)格縮放到m時,讓它和在Gambit中一樣,迭代就會成功;我認為你應當檢查網(wǎng)格,你的網(wǎng)格數(shù)太多了,使用較少的網(wǎng)格問題就會解決;網(wǎng)格太多,計算機資源不夠用,使使比較粗的網(wǎng)格。

邊界條件在我的分析中,我設了一個wall邊界條件來代迭axis邊界條件,結(jié)果fluent拒絕計算并告訴我floating point error。你的邊界條件不能代表真實的物理現(xiàn)象;錯誤的邊界條件定義可能會導致floating point error。例如把內(nèi)邊界設成interior;一次我使用對稱邊界條件模擬2D區(qū)間時也遇到這種問題,我把symmetry設為axe symmetric,就發(fā)生了floating point error;檢查你設的湍流參數(shù),減小湍流強度,先進行50次迭代。

多處理器問題我近來在進行多處理器模擬時也遇到相似的問題。問題的解決方法是在單個處理器上運行,這樣就運算得很好。

錯誤迭代以錯誤的條件來初始化,在開始迭代時就會發(fā)生floating point error。

1.1.2 coupled和segregated求解有什么區(qū)別?

Coupled會同時求解所有的方程(質(zhì)量守恒方程、動量守恒方程和能量守恒方程)而不是單個方程求解(方程互相分離)。當速度和壓力高度耦合(高壓和高速)時應該使用耦合求解,但這樣會需要較長的計算時間。

在耦合求解中,能量方程中總是包含組分擴散(Species Diffusion Term)項。

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