‌Fluent仿真挑战:极细狭缝流动收敛问题‌

狭缝模型

任务描述:有限元计算极细的狭缝中的流动,以判断润滑状况

边界条件:静态压力入口(高压),静态压力出口(低压),进出口压差在同一个数量级

接近出口的地方有少许局部高压核心

增大压差(约超出两个数量级)后,遇到问题:计算结果发散,浮点溢出,无法收敛

浮点溢出,无法收敛

1.初始诊断认为:网格质量差,网格不够细密。因缝隙厚度/流动方向长度比值很小,只均分绘制十层网格。而压差过大导致湍流紊乱程度加剧,十层网格不够精确,无法满足迭代要求,使计算结果发散。

网格质量

拟绘制边界层。Ansys mesh“层数+膨胀率”试了几组参数,都不成功,耗时很久也没能完成网格绘制。遂放弃这条路。

2.尝试改变边界条件:静态压力入口(低压),静态压力出口(高压),进出口压差相隔两个数量级,计算收敛。

左侧(高压出口)的返流,与右侧(低压入口)的来流相撞

倘若是高压入口,可以推测,不会有来自低压出口的如此剧烈的返流。上述出现的相撞现象不符合任务要求实际。

但是由此得到启发,压差不变的情况下,入口出口对调使得计算结果收敛,说明目前网格数量适用于目前压差。网格可以暂时不修改。

3.分析为什么入口出口对调,会影响收敛情况。

猜测:混合初始化模拟了阶梯变化,已经十分接近最优解,向某个方向迭代之后越来越偏离最优解,故而发散。

尝试:调整初始化方法,改变为标准初始化,全流域初始值为高压入口压力。计算结果很好地收敛。

尝试解释:初始情况离最优解有一定距离,在逐步迭代过程中,逐渐趋近于最优解,残差下降明显。

计算结果很好地收敛

出口流量监测,收敛情况良好

压力分布呈理想的阶梯状

4 结果的确是很好地收敛了。但是边界条件设置,十分理想,只设置了压力入口和压力出口,没有考虑流固耦合,没有考虑温度场对粘度的影响,没有考虑壁面的动态移动,没有考虑流体中的颗粒杂质。因此老板表示,该结果太过理想,没有参考价值。

漫漫仿真路,网格画不出。将就粗粒度,求解跑不出。求解倘收敛,几何可信度?

以上关于发散的推测,仅代表个人观点。欢迎各路大佬赐教。

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