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1.7 提高收敛性和稳定性的常用工具

ANSYS程序提供几个有助于收敛和求解稳定的工具,理论手册对其机理有详述。

1.7.1 松弛系数

松弛系数是一个其值介于0~1之间的小数,它表示旧结果与附加在旧结果上以形成新结果的最近一次计算量之间的变化量。设置松弛系数的方式如下:

1.7.2 惯性松弛

对某个自由度的方程组的惯性松弛就是使其矩阵的主对角占优以保持求解的稳定性。如果当一个解在收敛过程中没有发生舍入误差,则惯性释放的值不会影响到求解的最终结果。但是通常的求解过程都会发生舍入误差,故惯性松弛可能对结果产生影响。可对动量方程(MOME)、紊流方程(TURB)、压力方程(PRES)和温度方程(TEMP)施加惯性松弛,其方式如下:

惯性松弛系数是以所加项的分母的形式出现的,故其值越小,所起作用越大,其典型

值在1.0(作用中等)~1.0×10 -7 (作用很大)之间。

1.7.3 人工黏性

人工黏性用于在梯度较大的区域平抑速度解。它有助于可压缩问题的收敛,也有助于对有分布阻力的不可压缩问题的速度解进行平抑。对于不可压缩问题,应使人工黏性的幅值与有效黏性的幅值处于相同的数量级。施加人工黏性的方式如下:

1.7.4 速度限值

速度限值使所求解量不能超出用户所定义的值,可对速度、压力和温度自由度进行限制(VX、VY、VZ、PRES、TEMP),方式如下:

速度限值可消除速度尖峰的不利影响,这种速度尖峰通常发生在收敛过程中的较早阶段。它还特别适合用于可压缩流分析,因为这类分析中速度尖峰通常使动能项大到产生负的静温。

当对压力进行限值时,所限的值是由压力方程解算出来的压力而不是松弛后的压力,故当限值后作重启动时,压力值仍有可能超出限值。

1.7.5 积分阶次

默认的用于计算单元面积积分的阶次是单点积分,可对其进行控制。对于轴对称问题,求解时,该值自动设为2,因为当面积积分阶次为2时,可使含有异常形状单元的问题收敛到更精确的解。用下面的方式改变动量、压力、热或紊流项的面积积分阶次: MWiXDBlYpQrwJasZ8mSW45awdNEBxYv9SAMa9SMMKQrNtoq+gZhG0ZQ8bJ/Tk5Wl

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