fluent相关知识点集锦

VOF模型
所谓VOF 模型（详见第20.2节），是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。

当需要得到一种或多种互不相融流体间的交界面时，可以采用这种模型。

在VOF
模型中，不同的流体组分共用着一套动量方程，计算时在全流场的每个计算单元
内，都记录下各流体组分所占有的体积率。

VOF 模型的应用例子包括分层流，自
由面流动，灌注，晃动，液体中大气泡的流动，水坝决堤时的水流，对喷射衰竭
（jet breakup）(表面张力)的预测，以及求得任意液－气分界面的稳态或瞬时
分界面。

20.1.1VOF 模型的概述及局限(Overview and Limitations of the VOF Model)
概述（Overview）
VOF 模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volume fraction 来
模拟两种或三种不能混合的流体。

典型的应用包括预测，
jet breakup、流体中大泡的运动（the motion of large bubbles in a liquid）、the motion of liquid after a dam break 和气液界面的稳态和瞬态处理（the steady or transient tracking of
any liquid-gas interface）。

局限（limitations）
下面的一些限制应用于FLUENT 中的VOF 模型：
★你必须使用segregated solver. VOF 模型不能用于coupled solvers.
★所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合；VOF 模型不允许在那些空
的区域中没有任何类型的流体存在。

★只有一相是可压缩的。

2
★Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop) cannot be modeled when the VOF model is used.
★Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the VOF model is used.
★大涡模拟紊流模型不能用于VOF 模型。

★二阶隐式的time-stepping公式不能用于VOF 模型。

★VOF 模型不能用于无粘流。

★The shell conduction model for walls cannot be used with the VOF model.
稳态和瞬态的VOF 计算
在FLUENT 中VOF 公式通常用于计算时间依赖解，但是对于只关心稳态解的问题，它也可
以执行稳态计算。

稳态VOF 计算是敏感的只有当你的解是独立于初始时间并且对于单相有明显的流入边界。

例如，由于在旋转的杯子中自由表面的形状依赖于流体的出事水平，这样的问题必须使用time-dependent 公式。

另一方面，渠道内顶部有空气的水的流动和分离的空气入口可以采用steady-state公式求解。

！！对于涉及到表面张力的计算，建议你在Multiphase Model panel 中为Body Force Formulation打开Implicit Body Force。

这样做由于压力梯度和动量方程中表面张力的部
分平衡，从而提高了解的收敛性。

接触角（w θin Figure 20.2.2）就是壁面和接触面切线的夹角，量度了在Wal l 面板的成对的列表中第一相的值。

例如，如果你设置oil和air相的接触角在Wal l面板中（as shown in Figure 20.6.14）,
w θ量度在oil 相内。

对于所有对默认值是90 度，就是没有壁面支持的影响（也就是，接触面垂直于支持面）。

例如，接触角为45度，相当于水沿着容器面爬行，通常是水在玻璃上。

20.7.1VOF 模型的求解策略（Solution Strategies for the VOF Model）
为了提高VOF 模型求解的精度和收敛性，几条建议列举如下：59
Setting the Reference Pressure Location
参考压力的位置应该移动到能减少压力计算的位置。

默认的情况，参考压力的位置在单元中心或靠近点（0，0，0）。

你可以通过指定新的Reference Pressure Location在Operating Conditions panel.中移动这个位置。

Define Operating Conditions...
你选择的位置应当在这样的区域，那里总是包含密度最小的流体（也就是，气相，如果你计算的有一个气相和一个或多个液相）。

这是因为当给定相同的速度分布时高密度流体的静压
变化大于低密度流体。

如果相对压力为零的区域出现在压力变化小的区域，将比压力变化出现在大的非零值的区域带来少的计算量。

例如，在包含空气和水的系统，参考压力的位置选在充满空气的区域而不选在充满水的区域是非常重要的。

Pressure Interpolation Scheme
对所有的VOF 计算，你应当使用body-force-weighted pressure interpolation scheme or the PRESTO! scheme.
Solve Controls Solution...
Discretization Scheme Selection for the Implicit and Euler Explicit Formulations
当the implic it or Euler explicit scheme 使用时，为了提高相间界面的清晰度（sharpness）你应
当采用second-order or QUICK discretization scheme 为volume fraction equations。

Solve Controls Solution...
Pressure-V elocity Coupling and Under-Relaxation for the Time-Dependent Formulations
设置求解器的另一个变化是在你使用的速度压力耦合方案和欠松弛因子中。

通常瞬变流计算
建议采用PISO 方案。

使用PISO 时允许增加所有欠松弛因子的值，而不会减弱解的稳定。

通常你能增加所有变量的欠松弛因子到 1 并且能达到预期的稳定和收敛速度（要求每一时间
步内用较少的迭代次数）。

对于在四边形和三角形网格上的计算，用PISO 方案时为了提高
稳定性建议为压力选欠松弛因子为0.7-0.8。

Solve Controls Solution...
当用FLUENT 进行任何模拟时，如果欠松弛因子设置为1 时，解出现不稳定、发散行为，欠松弛因子必须减小。

提高稳定性的另一个方法是减小时间步长。

Under-Relaxation for the Steady-State Formulation
如果你使用稳态隐式的VOF方案，为了提高稳定性，所有变量的欠松弛因子应设置在0.2~0.5
之间。

VOF 模型
对VOF 计算你可以产生如下所列项目的图象显示和数据汇报：
•V olume fraction of phase-n (in the Phases... category)
•Density of phase-n (in the Density... category)
•Molecular Viscosity of phase-n (in the Properties... category)
•Thermal Conductivity of phase-n (in the Properties... category)
•Specific Heat of phase-n (in the Properties... category)
•Enthalpy of phase-n (in the Temperature... category)
•Total Enthalpy of phase-n (in the Temperature... category)
•Total Energy of phase-n (in the Temperature... category)
•Internal Energy of phase-n (in the Temperature... category)
The non-phase-specific variables that are available (e.g., Molecular Viscosity a n d
Thermal Conductivity) represent mixture quantities. The thermal quantities listed
above will be available only for calculations that include the energy equation.
20.8.2 显示单相的速度矢量（Display V elocity V ectors for Individual Phases）
对混合和欧拉计算，使用V ector panel 显示单相的速度矢量是可能的。

Display V ectors...
为了显示特殊相的速度矢量，在V ector Of下拉列表中选phase-n V elocity(这里phase-n 被感
兴趣相的名字所代替，例如，air-bubbles V elocity)。

你也可选Relative phase-n V elocity 来显示相对于移动参考体系的相的速度。

为了显示混合相速度m υ
v
（仅与混合模型的计算相关），
选择V eloci ty（or Relative V eloc ity for the mixture velocity relative to a moving reference frame.）
20.8.3 报告单相的流量（Report Fluxes for Individual Phase）
当你使用Flux Reports panel 计算通过边界的流量时，你应该指出报告是对混合相的还是对单相的。

Report Fluxes...
选择mixture 在Phase 下拉列表中在面板底部来报告混合相流量，或者选择相的名字来报告
所选相的流量。

20.8.4 报告单相在壁面上的力（Reporting Forces on Walls for Individual Phase）
对欧拉计算，当你使用Force Reports panel 来计算力或壁面边界上的动量时，你应当指定你想要为之计算力的单相。

Report Forces...
在面板左边的Phase 下拉列表中选择你所要选的相的名字。

20.8.5 报告单相的流量比率(Reporting Flow Rates for Individual Phase) 63
你可以使用report/mass-flow text 命令来获得每一相（或混合相）通过每一流动边界上的质量流量比率。

report mass-flow
当你指定感兴趣的相（混合相或者单相），FLUENT 将列出每个区域，区域后面跟着是所指
定相质量流率所通过的区域。

举例如下：
/report> mf
(mixture water air)
domain id/name [mixture] air
zone 10 (spiral-press-outlet): -1.2330244
zone 3 (pressure-outlet): -9.7560663
zone 11 (spiral-vel-inlet): 0.6150589
zone 8 (spiral-wall): 0
zone 1 (walls): 0
zone 4 (velocity-inlet): 4.9132133
net mass-flow: -5.4608185
如果你选的是VOF 模型，输入如下：
•number of phases
•VOF formulation (see Section 20.6.4)
•(optional) implicit body force formulation (see Section 20.6.11)
20.6.4 选择VOF 公式（Selecting the VOF Formulation）
为了指定使用的VOF 公式，在Multiphase Model panel中VOF Parameters下选择合适
的VOF Scheme。

FLUENT 中可用的VOF 公式如下：
1．Time-dependent with the geometric reconstruction interpolation scheme:当VOF 解中对时间精确的瞬态行为感兴趣时，应当选这个公式。

为了使用这个公式，选Geo-Reconstruct（default）作为VOF Scheme。

FLUENT 将
自动为时间打开非稳态公式和一阶离散格式在Solver panel.
2．Time-dependent with the donor-acceptor interpolation scheme：如果你的网格中包含很
多扭曲（twisted）的hexahedral cells，建议你使用这个公式代替time-dependent formulation with the geometric reconstruction scheme。

在这种情况下，选用the
donor-acceptor scheme能得到更精确的结果。

使用这个公式，选Donor-Acceptor as the VOF Scheme。

FLUENT 将自动为时间打开
非稳态公式和一阶离散格式在Solver panel.
3．Time-dependent with the Euler explicit interpolation scheme：由于the donor-acceptor scheme仅对quadrilateral and hexahedral网格有效，它不能用于hybrid mesh containing twisted hexahedral cells。

这种情况下，你应使用the time-dependent Euler explicit scheme。

这个公式也能用在the geometric reconstruction scheme不能给出满意结果的
其它情形时，否则流动的计算变得不稳定。

使用这个公式，select Euler Explicit as the VOF Scheme。

FLUENT 将自动为时间打
开非稳态公式和一阶离散格式在Solver panel.
当the Euler explic it time-dependent formulation比the geometric reconstruction scheme
有更少的计算耗费时，相间的界面不在象用the geometric reconstruction scheme 预测
的一样明显。

为减少这种扩散，建议为体积份额方程选用二阶离散格式。

另外，为
了获得更清晰的界面，在用the implicit scheme 计算之后，你可以考虑返回来用the geometric reconstruction scheme。

4．Time-dependent with the implic it interpolation scheme:如果你要寻找稳态解和中间的
瞬态行为不感兴趣，但是最终的稳态解独立于初始流动条件/或者你不让每相有明显
的inflow boundary, 可以使用这个公式。

32
使用这个公式，select Implicit as the VOF Scheme, and enable an Unsteady calculation
in the Solver panel (opened with the Define/Models/Solver... menu item).
！！上面为the Euler explic it time-dependent formulation 讨论的结果也适用于the
implicit time-dependent formulation。

为了提高相界面的清晰度，你应慎重考虑以上所
述。

5．Steady-state with the implicit interpolation scheme：如果你要寻找稳态解和中间的瞬
态行为不感兴趣，并且最终的稳态解不被初始流动条件影响而每相有明显的inflow boundary,这个公式可以使用。

使用这个公式，select Implicit as the VOF Scheme.
！！上面为Euler explicit time-dependent formulation讨论的结果也适用于the implicit steady-state formulation。

为了提高相界面的清晰度，你应慎重考虑以上所述。

！！对于the geometric reconstruction 和donor-acceptor schemes，如果你使用了conformal
grid（也就是，在两个子边界相交的边界上网格节点的位置是一样（identical）的），
你必须保证在这个区域内没有双边（0 厚度）壁面。

如果有，你必须split them, as described in Section 5.7.8.
20.6.8为VOF 模型定义相（Defining Phases for the VOF Model）
在VOF 计算中为主相和第二相指定必要的信息和它们的相互作用的说明由下面给出。

！！通常，你可以你喜欢的任何方式指定主相和第二相。

考虑你的选择如何影响问题
的设置是一种很好的主意，特别是在复杂的问题中。

例如，对区域一部分中的一相，34
如果你计划patch 其初始体积份额为1，指定这个相为第二相更方便。

同样，如果一
相是可压缩的，为了提高解的稳定性，建议你指定它为主相。

！！记住，只能有一相是可压缩的。

确定你没有选择可压缩材料（也就是对密度使用
可压缩理想气体定律的材料）为多于一相的。

See Section 20.6.16 for details.
如在Section 20.2.8 中讨论的，表面张力影响的重要性取决于毛细管数Ca(defined by Equation 20.2-16)的值，或者Weber number ,We(defined by Equation 20.2-17).如果Ca>>1 或者We<<1，表面张力的影响可以忽略。

！！注意如果你在表面张力有重大影响的计算区域内使用四边形或六边形网格，表面张力
影响的计算会更精确。

如果你在整个区域内不使用四边形或六边形网格，那么你应当
使用在影响区域内用四边形或六边形的混合网格。

包含沿着一对或多对相界面上表面张力（and, if appropriate, wall adhesion））的影响，遵循
以下步骤：
1．Turn on the Surface Tension option.
2．如果你想包含壁面黏附的，turn on the Wall Adhesion option. (When Wall Adhesion is enabled, you will need to specify the contact angle at each wall as a boundary condition (as described in Section 20.6.14.)
3．对于你想包含表面张力影响的每一对相，指定一个常数表面张力系数。

默认情况，所有表面张力系数都为零，表示沿着两相界面上没有表面张力。

！！对于涉及到表面张力的计算，建议你在Multiphase Model panel 中为Body Force Formulation打开Implicit Body Force。

这样做由于压力梯度和动量方程中表面张力的部
分平衡，从而提高了解的收敛性。

详细内容见Section 22.3.3.
20.6.11 Including Body Force(包含体积力)
在许多情况下，相的运动部分是由于重力的影响。

为了包含这个体积力，应在Operating Conditions panel 下选择Gravity 并且指定Gravitational Acceleration.
Define Operating Conditions...
对于VOF 计算，你应当在Operating Conditions panel 下选择Specified Operating Density,并且在Operating Density 下为最轻相设置密度。

（这种排除了水力静压的积累，
提高了round-off 精度为动量平衡）。

如果任何一相都是可压缩的，设置Operating Density
为零。

！！对于涉及体积力的VOF 和mixture 计算，建议你在Multiphase Model panel 下为Body Force Formulation 选择Implicit Body Force.这种处理通过解决压力梯度和动量方
程中体积力的部分平衡提高了解的收敛。

20.6.12为VOF 模型设置时间依赖参数
在FLUENT 中，如果你使用依赖时间的VOF 公式，volume fraction 的一个隐式解或者在每
一个时间补或者在每一迭代次数上获得，主要取决你输入的模型。

你也可以控制时间步用于volume fraction 的计算。

计算一个依赖时间的VOF解，你必须在Solver面板下选择Unsteady （选择合适的Unsteady
Formulation, as discussed in section 22.15.1）。

如果你选择了Geo-Reconstruct, Donor-Acceptor,
or Euler Explicit 格式。

FLUENT 将自动为你打开first-order不稳态公式，因此你自己不必再访问Solver 面板。

Define Models Solver...
在Multiphase Model 面板中，对于时间依赖的计算有两种输入：
★默认情形，FLUENT 将求解volume fraction 方程一次在每一时间步上。

这意味着出现在
其他输运方程中的对流流量系数不必在每一迭代层次上完全更新，因为volume
fraction field 在两次迭代之间不改变。

如果你想让FLUENT 在一个时间步的每一迭代步上求解一次volume fraction equation,
应在VOF Parameters 打开Solve VOF Every Iteration。

当FLUENT 每次迭代是求解这
些方程时，其他输运方程的对流流量系数将会在基于每次迭代更新volume fraction 的
基础上更新。

通常，当其他流动变量在每一时间步收敛时如果你预计接触面的位置将发生变化，你应
当选择Solve VOF Every Iteration. 例如，当采用大的时间步长并希望达到稳态解，
这种情形就会发生。

如果采用小的时间步长，在每一迭代上执行求解volume fraction
的额外的工作是不必要的。

因此你可以让这些选项关闭。

在两种选择中这种更可靠，并
且在每一时间步上需要更少的计算付出与第一中选择相比。

45
！！如果你使用的是滑动网格（sliding meshes）,使用Solve VOF Every Iteration
会得到精度更高的结果，但是得付出更多的计算代价。

★当FLUENT 执行时间依赖的VOF 计算，用于volume fraction 计算的时间步长不必和用
于其他输运方程的时间步长相同。

FLUENT 将会自动地为VOF 调整时间步长，基于你为靠近自由表面输入的允许的最大Courant Number. Courant Number 是一个无量纲数，
它是与计算流体单元通过控制容积的时间特性的时间步长的比值：
在流体接触面附近的区域，FLUENT通过外出流量的和分开各个单元的控制容积。

作为结果的时间代表了流体流出控制单元变为空所用的时间。

这些时间中最小的作为流体单元
通过控制容积的特性时间，如上所述。

基于这个时间和你输入的允许的最大的Courant Number,在使用VOF 计算时时间步被计算出来。

例如，如果最大允许的Courant number
是0.25（默认），时间步长将会至多被选为任何靠近接触面的的最小通过时间的四分之
一。

注：当采用隐式的求解方案时，这些输入是不要求的。

20.6.16 可压缩VOF 和Mixture 模型计算的输入
如果你使用的是VOF 或mixture 模型为可压缩流动，注意如下：
★只有相中的一个是可压缩的（也就是只有一相材料的密度你可以选用理想气体
定律）。

★如果你使用的是VOF 模型，由于稳定性的原因，如果主相是可压缩的会更好（尽
管是不需要的）。

★如果你在边界上指定总压力（也就是pressure inlet or intake fan），在那
个边界上的具体的温度值对于可压缩相将会使用total temperature，而对其他
相使用static temperature(它们是不可压缩的)。

压力-速度耦合
使用连续性方程的离散一节中的方程 5 来实现压力速度耦合，从而从离散连续性方程
（连续性方程离散一节中的方程3）推导出一个压力方程。

FLUENT 提供了三种可选的压力
速度耦合算法：SIMPLE，SIMPLEC 和PISO。

关于这些算法的选择请参阅选择压力速度耦合方法一节。

SIMPLE
SIMPLE 算法使用压力和速度之间的相互校正关系来强制质量守恒并获取压力场。

如果用猜测压力场p^*来解动量方程，从连续性方程离散一节中的方程5所得到的表面
流量J^*_f为：
() *
1
*
* * ˆ
c c f f f
p p d J J − + =
它并不满足连续性方程。

因此将校正项J^'_f 加入到表面流速J^*_f中来校正质量流速J_f：f f f
J J J ′+ = *
此时满足了连续性方程。

SIMPLE 假定J^'_f 写成如下形式：
() 1 0 c c f f
p p d J ′−′= ′
其中p^'是单元压力校正。

SIMPLE 算法将流量校正方程（方程3 和5）代入到离散连续性方程（连续性方程的离
散一节中的方程3）从而得到单元内压力校正p^'的离散方程。

∑+ ′= ′
nb
nb nb P b p a p a
其中，源项 b 是流入单元的净流速。

∑=
faces N
f
f
J b *
压力校正方程（方程7）可以用代数多重网格一节中所介绍的代数多重网格方法来解。

一旦得到解，使用下面的方程校正单元压力和表面流动速度：
p p p p
′+ = α*
() 1 0
*
c c f f f
p p d J J ′−′+ =
在这里，a_p是压力亚松驰因子（请参阅亚松驰方面的介绍）。

校正后的表面流速J_f在每一
部迭代中同一地满足离散连续性方程。

SIMPLEC
基本SIMPLE 算法的很多变量都可以在相关文献资料中查到。

除了SIMPLE 算法之外，FLUENT 还提供了SIMPLEC (SIMPLE-Consistent)算法[164]。

SIMPLE 算法是默认的，但是
对于很多问题如果使用SIMPLEC 可能会更好一些，具体可以参阅SIMPLE 与SIMPLEC 的
比较一节。

SIMPLEC 程序和SIMPLE 程序相似。

两种算法所使用的表达式唯一的区别就是表面流动速
度校正项。

和SIMPLE 中一样，校正方程可写为：
() 1 0
*
c c f f f
p p d J J ′−′+ =
但是系数d_f重新定义为：
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
− = ∑nb
nb f f
a ap A d 2
ρ
可以看出，在压力速度耦合是得到解的主要因素时，使用修改后的校正方程可以加速收敛。

PISO
压力隐式分裂算子(PISO)的压力速度耦合格式是SIMPLE 算法族的一部分，它是基于压力速度校正之间的高度近似关系的一种算法。

SIMPLE 和SIMPLEC 算法的一个限制就是在
压力校正方程解出之后新的速度值和相应的流量不满足动量平衡。

因此必须重复计算直至平
衡得到满足。

为了提高该计算的效率，PISO 算法执行了两个附加的校正：相邻校正和偏斜校正。

PISO算法的主要思想就是将压力校正方程[69]中解的阶段中的SIMPLE和SIMPLEC算
法所需的重复计算移除。

经过一个或更多的附加PISO循环，校正的速度会更接近满足连续性和动量方程。

这一迭代过程被称为动量校正或者邻近校正。

PISO 算法在每个迭代中要花费稍多的CPU 时间但是极大的减少了达到收敛所需要的迭代次数，尤其是对于过渡问题，这一优点更为明显。

对于具有一些倾斜度的网格，单元表面质量流量校正和邻近单元压力校正差值之间的关
系是相当简略的。

因为沿着单元表面的压力校正梯度的分量开始是未知的，所以需要进行一个和上面所述的PISO 邻近校正中相似的迭代步骤[51]。

初始化压力校正方程的解之后，重新计算压力校正梯度然后用重新计算出来的值更新质量流量校正。

这个被称为偏斜矫正的过
程极大的减少了计算高度扭曲网格所遇到的收敛性困难。

PISO 偏斜校正可以使我们在基本相同的迭代步中，从高度偏斜的网格上得到和更为正交的网格上不相上下的解。

多相流中强体积力的特定处理
当多项流中存在较大的体积力（如：重力或者表面张力），动量方程中的体积力项和压
力梯度项几乎是平衡的，相比较来说，对流项和粘性项的贡献就较小了。

除非考虑压力梯度和体积力的局部平衡，否则分离算法的收敛性会很差。

FLUENT 提供了一种可选的隐式体积力处理，这种处理考虑了上面所说的影响从而使得解更具有鲁棒性。

基本的程序是将包含体积力的校正项增加到表面流动校正方程中（SIMPLE 中的方程13）。

这样，SIMPLE 中的方程9 就多了一个额外的体积力校正项，从而使得流动在迭代过
程中提早得到真实的压力场。

这一选项只在多项流计算中使用，但是在默认情况下是关闭的。

设定多相流计算的说明
中包括了打开隐式体积力处理的说明，具体可以在以下几节中找到相关说明：在VOF 计算
中包括体积力，在气穴计算中包括体积力，在代数滑移混合计算中包括体积力。

除此之外，通过使用体积力的亚松驰因子，FLUENT 允许你控制体积力中的变化。

求解器使用概述
当你确定了模型和求解器（参阅使用求解器形式一节），你就可以运行求解器了。

下面是你可以参阅的一般步骤：
1. 选择离散格式，如果使用分离求解器，你还可以选择压力插值格式（见选择离散格式一节）。

2. （只用于分离求解器）选择压力速度耦合方法（参阅选择压力速度耦和方法一节）。

3. 设定亚松驰因子（见设定亚松驰因子一节）。

4. （只用于耦合显式求解器）打开FAS 多重网格（见打开FAS 网格一节）。

5. 对求解器设定作任何附加的修改，具体的修改可以参阅介绍你所使用的模型的相关章节。

6. 初始化解（参阅初始化解一节）
7. 激活适当的解监视器（参阅监视解的收敛一节）。

8. 开始计算（参阅执行计算一节）。

9. 如果出现收敛性问题，请尝试收敛性和稳定性一节中所讨论的方法。

选择压力插值格式
如压力插值格式所述，当使用分离求解器时我们可以采用很多压力插值格式。

对于大多数情况，标准格式已经足够了，但是对于特定的某些模型使用其它格式可能会更好：
z 对于具有较大体积力的问题，推荐使用体积力加权格式。

z 对于具有高涡流数，高Rayleigh 数自然对流，高速旋转流动，包含多孔介质的流动和高度扭曲区域的流动，使用PRESTO!格式。

注意：PRESTO!只能用于四边形或者六面体网格。

z 对于可压流动推荐使用二阶格式。

z 当其它格式不适用时，使用二阶格式来提高精度（如：对于流过具有非六面体或者非四边形网格的曲面边界的流动）
如果你使用分离求解器，在离散框中的压力后面的下拉列表中选择压力插值格式。

你可
以选择标准、线性、二阶、体积力权重或者（只用于四边形或六面体网格）PRESTO!。

选择压力速度耦合方法
在分离求解器中，FLUENT 提供了压力速度耦和的三种方法：SIMPLE，SIMPLEC 以
及PISO。

定常状态计算一般使用SIMPLE或者SIMPLEC方法，对于过渡计算推荐使用PISO
方法。

PISO 方法还可以用于高度倾斜网格的定常状态计算和过渡计算。

需要注意的是压力速度耦合只用于分离求解器，对于耦合求解器你不可以使用它。

SIMPLE 与SIMPLEC比较
在FLUENT 中，可以使用标准SIMPLE 算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法，默认是SIMPLE 算法，但是对于许多问题如果使用SIMPLEC 可能会得到更好的结果，尤其
是可以应用增加的亚松驰迭代时，具体介绍如下。

对于相对简单的问题（如：没有附加模型激活的层流流动），其收敛性已经被压力速度
耦合所限制，你通常可以用SIMPLEC 算法很快得到收敛解。

在SIMPLEC 中，压力校正亚
松驰因子通常设为 1.0，它有助于收敛。

但是，在有些问题中，将压力校正松弛因子增加到1.0 可能会导致不稳定。

对于这种情况，你需要使用更为保守的亚松驰或者使用SIMPLE 算法。

对于包含湍流和/或附加物理模型的复杂流动，只要用压力速度耦合做限制，SIMPLEC 会提高收敛性。

它通常是一种限制收敛性的附加模拟参数，在这种情况下，SIMPLE 和SIMPLEC 会给出相似的收敛速度。

PISO
对于所有的过渡流动计算，强烈推荐使用PISO 算法邻近校正。

它允许你使用大的时间步，而且对于动量和压力都可以使用亚松驰因子 1.0。

对于定常状态问题，具有邻近校正的PISO并不会比具有较好的亚松驰因子的SIMPLE 或SIMPLEC 好。

对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。

当你使用PISO邻近校正时，对所有方程都推荐使用亚松驰因子为1.0 或者接近1.0。

如
果你只对高度扭曲的网格使用PISO 倾斜校正，请设定动量和压力的亚松驰因子之和为 1.0 （比如：压力亚松驰因子0.3，动量亚松驰因子0.7）。

如果你同时使用PISO 的两种校正方
法，推荐参阅PISO邻近校正中所用的方法。

使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。

如果经过4到5步的迭代残差仍然增长，
你就需要减小亚松驰因子。

有时候，如果发现残差开始增加，你可以改变亚松驰因子重新计算。

在亚松驰因子过大
时通常会出现这种情况。

最为安全的方法就是在对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文
件，并对解的算法做几步迭代以调节到新的参数。

最典型的情况是，亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加，但是随着解的进行残差的增加又消失了。

如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算并回到最后保存的较好的数据文件。

对于大多数流动，不需要修改默认亚松弛因子。

但是，如果出现不稳定或者发散你就需
要减小默认的亚松弛因子了，其中压力、动量、k 和e 的亚松弛因子默认值分别为0.2，0.5，0.5 和0.5。

对于SIMPLEC 格式一般不需要减小压力的亚松弛因子。

在密度和温度强烈耦合
的问题中，如相当高的Rayleigh 数的自然或混合对流流动，应该对温度和/或密度（所用的亚松弛因子小于 1.0）进行亚松弛。

相反，当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时，流动密度是常数，温度的亚松弛因子可以设为 1.0。

对于其它的标量方程，如漩涡，组分，PDF 变量，对于某些问题默认的亚松弛可能过
大，尤其是对于初始计算。

你可以将松弛因子设为0.8 以使得收敛更容易。

设定解的限制
为了控制极端条件下解的稳定性，FLUENT 提供了保持解在某一个可接受范围内的限
制。

你可以用解限制面板（下图）来控制这些限制。

菜单：Solve/Controls/Limits...。

FLUENT 对压力、温度和湍流量应用了限制值。

这些限制的目的就是为了保证在计算。