1. Fluent質(zhì)量和能量守恒

Fluent收斂性的判斷有時(shí)候很讓人頭疼，我們?cè)谌luent收斂判斷標(biāo)準(zhǔn)及方法中概括的講述過(guò)幾種收斂標(biāo)準(zhǔn)。

通常我們判斷是否收斂最直接的就是看殘差曲線，但是很多時(shí)候，殘差曲線（尤其連續(xù)性曲線）一直是平的，連下降的趨勢(shì)都沒(méi)有。這時(shí)候最正確的做法應(yīng)該是監(jiān)測(cè)比較重要的物理量，查看其是否穩(wěn)定。

如果監(jiān)測(cè)的幾個(gè)物理量都很穩(wěn)定，那可以忽略殘差曲線而認(rèn)為計(jì)算已經(jīng)達(dá)到收斂。

但是我們計(jì)算過(guò)程中更多的是遇到不穩(wěn)定的情況，或者我們根本就不確定計(jì)算是否收斂了，那應(yīng)該怎么辦呢？？本文提供一點(diǎn)思路來(lái)幫助理解計(jì)算發(fā)散的原因。

任何流動(dòng)或傳熱問(wèn)題的計(jì)算都比較質(zhì)量守恒、能量守恒和動(dòng)量守恒。當(dāng)計(jì)算發(fā)散時(shí)，或者我們不確定它是否收斂的時(shí)候，就可以查看Fluent是否滿足三大守恒，如果不滿足，那肯定不收斂。基于此我們可以找到發(fā)散的原因。

注：

1. Fluent滿足三大守恒也不一定收斂，還要輔助監(jiān)測(cè)物理量來(lái)判斷收斂性

2. 強(qiáng)推文章四十三、Fluent增強(qiáng)收斂性-偽瞬態(tài)計(jì)算，能夠大大加快收斂速度，嘗試了一下，使用SIMPLEC算法10000迭代步可以收斂，使用偽瞬態(tài)算法只需要1000步，收斂速度加快了10倍

2. Fluent Flux通量

如何查看Fluent是否滿足質(zhì)量守恒、能量守恒呢？？在Fluent后處理中Results-Reports-Fluxes可以查看

但是有幾點(diǎn)需要注意：

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2.1 Options包含三個(gè)選項(xiàng)：

Mass Flow Rate、Total Heat Transfer Rate和Radiation Heat Transfer Rate，其他的以后補(bǔ)充。通過(guò)這三個(gè)選項(xiàng)可判斷計(jì)算是否滿足質(zhì)量守恒和能量守恒。

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2.2 不涉及源項(xiàng)問(wèn)題

mass flow rate：所有進(jìn)出口質(zhì)量流率之和應(yīng)該為0，其中進(jìn)口為正，出口為負(fù)。Net Results表示進(jìn)出口質(zhì)量流率之和。壁面wall顯示為0，計(jì)算域內(nèi)的質(zhì)量流量顯示不為0，但計(jì)算Net Results時(shí)，內(nèi)部區(qū)域會(huì)被跳過(guò)，只計(jì)算進(jìn)出口區(qū)域。

Net Results：只計(jì)算模型進(jìn)出口的質(zhì)量流量

Total Heat Transfer Rate：所有進(jìn)出口及壁面的總傳熱率之和應(yīng)該為0，即Net Results=0。計(jì)算域內(nèi)的總傳熱率顯示為0。

Net Results：只計(jì)算模型進(jìn)、出口和壁面的的總傳熱率；如下圖不涉及能源源項(xiàng)，Net Results應(yīng)該等于0，而圖中等于-4.46，說(shuō)明收斂性不好，應(yīng)該繼續(xù)計(jì)算或者修改部分參數(shù)后計(jì)算。

內(nèi)部邊界：如果涉及到內(nèi)部邊界（邊界類型 interior），上述三個(gè)Fluxes可能會(huì)不準(zhǔn)確。需要先將內(nèi)部邊界類型更改為wall(用于定位面積向量)，不用進(jìn)行任何操作，然后再更改為interior，計(jì)算Fluxes

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如果不涉及質(zhì)量源項(xiàng)，那么模型進(jìn)出口的mass flow rate應(yīng)該相等，凈值Net Results應(yīng)該等于0；

如果不涉及能量源項(xiàng)，模型進(jìn)出口及壁面處的Total Heat Transfer Rate的凈值Net Results應(yīng)該等于0

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2.3 涉及源項(xiàng)問(wèn)題

如果在Cell Zone Conditions---Fluid中設(shè)置了質(zhì)量源項(xiàng)（kg/(m3*s)），則Net results顯示的為添加質(zhì)量源項(xiàng)計(jì)算域的積分值。即每個(gè)網(wǎng)格的質(zhì)量源項(xiàng)與計(jì)算域網(wǎng)格體積相乘之和，單位恰好為kg/s。

同理如果在Cell Zone Conditions---Fluid中設(shè)置了能量源項(xiàng)（W/m3），則Net results顯示的為添加能量源項(xiàng)計(jì)算域的積分值。

2.4 涉及多相流問(wèn)題

使用多相流模型，上述三個(gè)Fluxes可以對(duì)單獨(dú)相也可對(duì)mixture進(jìn)行計(jì)算。如果沒(méi)有源項(xiàng)，那么每一相的net results=0；

如果對(duì)某一相設(shè)置了質(zhì)量或能量源項(xiàng)，那么對(duì)這一相的net results就是添加源項(xiàng)計(jì)算域的積分值。

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如果涉及到相間的傳熱和傳質(zhì)，那么對(duì)于單獨(dú)相，則mass flow rate和total heat transfer rate的Net Results不為0；

但是對(duì)于mixture相，mass flow rate和total heat transfer rate的Net Results=0。比如蒸發(fā)冷凝模型、PBM模型。

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2.5 涉及到顆粒流動(dòng)

如果使用離散相模型（DPM），則會(huì)單獨(dú)報(bào)告粒子注入的質(zhì)量流量和傳熱率，并且Net Results結(jié)果會(huì)將粒子注入的質(zhì)量流量和傳熱率也包含進(jìn)去。

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比如上圖，Net Results等于Results中各個(gè)質(zhì)量流量之和，再加上DPM Mass Source。Net Results=-1.770709+0.876162 +0.876162+0.01839178=6.367223e-6

也就是說(shuō)，涉及DPM模型，不涉及源項(xiàng)時(shí)，Net result應(yīng)該也為0。

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3. Flux通量總結(jié)

單相流且不涉及源項(xiàng)，質(zhì)量和能量的Net results=0；

多相流不涉及源項(xiàng)，且沒(méi)有相間傳熱傳質(zhì)則單獨(dú)相的Net results=0；

若涉及相間傳熱傳質(zhì)，則單獨(dú)相的Net results不等于0，但mixture相的質(zhì)量和能量的Net results=0；

顆粒流不涉及源項(xiàng)時(shí)，Net result也為0。

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