求助： SonicFoam求解二维叶栅时无法收敛（求解文件可下载）
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大家好，最近一直在利用OpenFOAM的SonicFoam求解二维叶栅的跨声速流动，由于缺乏计算经验，计算一直无法收敛，现在通过这个帖子向大家求教，恳求大家帮忙指点。原文件如下：https://pan.baidu.com/s/1i_9ZtTNnw_uyRIB9WqPHeg 提取码：3vx0
我选用的计算对象是rotor67的70%截面，预计进口Ma数为1.2，进出口边界条件如图所示，进口给定总温总压以及速度方向的进口条件，出口给定背压。因为一开始怕计算发散，采用先给定小进口总压，然后逐步抬高，进口总压为1.2E5时的进口速度大约是180m/s。
进出口边界示意图网格采用ICEM生成，yplus是在来流速度400左右确定为30，，第一层网格大约为0.03mm。
该网格可以在rhoCentralFoam求解器中采用速度入口条件可以收敛，所以网格和边界条件这一块应该没有什么问题。原先选用其结果作为初场，可是计算也是发散。
我这边一直怀疑是自己的边界和求解控制那一块有问题，但是一直没能找到问题解决办法，恳请大家帮忙提些建议。
这里给出我的压力、温度、速度条件
pOut 1e5; pAll 1.2e5; INLET { type totalPressure; psi thermo:psi; gamma 1.4; p0 uniform $pAll; value uniform $pOut; } OUTLET { type waveTransmissive; field p; psi thermo:psi; gamma 1.4; fieldInf 100000; lInf 0.3; value uniform 100000; } PER1 { type cyclicAMI; } PER2 { type cyclicAMI; } BLADE { type zeroGradient; } Tinlet INLET { type totalTemperature; gamma 1.4; psi thermo:psi; T0 uniform 304.975; value uniform 288.15; } OUTLET { type inletOutlet; inletValue uniform $Tinlet; value $inletValue; } PER1 { type cyclicAMI; } PER2 { type cyclicAMI; } BLADE { type zeroGradient; } boundaryField { INLET { type pressureDirectedInletVelocity; inletDirection uniform (0.5 0.86605 0); //angle=60 value uniform (90 159.35 0); } OUTLET { type inletOutlet; inletValue uniform $Uinlet; value uniform $Uinlet; } PER1 { type cyclicAMI; } PER2 { type cyclicAMI; } BLADE { type noSlip; }这里给出fvSolution和fvSchemes。
solvers { "rho.*" { solver diagonal; } "p.*" { solver smoothSolver; smoother symGaussSeidel; tolerance 1e-08; relTol 0; } "(U|e|R).*" { $p; tolerance 1e-05; } "(k|omega).*" { $p; tolerance 1e-08; } } PIMPLE { nOuterCorrectors 2; nCorrectors 1; nNonOrthogonalCorrectors 2; } fieldBounds { p 1000 1e6; T 100 3000; U 1000; } relaxationFactors { fields { p 0.7; rho 0.01; } equations { p 0.7; U 0.3; "(e|h|k|epsilon|omega)" 0.2; } } ddtSchemes { default Euler; } gradSchemes { default Gauss linear; } divSchemes { default none; div(phi,U) Gauss limitedLinearV 1; div(phi,e) Gauss limitedLinear 1; div(phid,p) Gauss limitedLinear 1; div(phi,K) Gauss limitedLinear 1; div(phiv,p) Gauss limitedLinear 1; div(phi,k) Gauss upwind; //div(phi,epsilon) Gauss upwind; //div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear; div(phi,omega) Gauss upwind; div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear; div((muEff*dev2(grad(U).T()))) Gauss linear; } laplacianSchemes { default Gauss linear corrected; } interpolationSchemes { default linear; } snGradSchemes { default corrected; } wallDist { method meshWave; //nRequired false; } -
不收敛可能性太多了，周一给你调试下你的算例，现在手头没有openfoam
既然rhoCentralFoam能收敛，为何不用rhoCentralFoam
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@东岳 真的是太感谢您了，rhoCentralFoam的总温总压边界再配上进口速度方向，会使得计算发散，我现在正在想办法解决。在压气机内流叶栅的计算里面，一般都会给进口总温总压边界条件，和实验对比的比较好
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源文件里面的松弛因子给的不合理，修改以后依然没什么效果
修改后relaxationFactors { fields { p 0.7; rho 0.8; } equations { p 0.7; U 0.3; "(e|h|k|epsilon|omega)" 0.2; } -
你的算例我下来之后，发现lowRe这个计算没有问题？
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@东岳 计算是要过一段时间才会显示发散，看云计算流场应该是乱的
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@东岳 这是5e-5时刻的流场云图
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现在我能确定的是我的整个边界条件在低速下是可以用的，用pisofoam,湍流模型选用kepsilon收敛的很好，现在正在尝试kOmega。但是在高速求解器如我现在要用的sonicfoam 和原先尝试的rhoCentralFoam都会出现问题。在sonicfoam 里面的问题就是会出现内部流场十分紊乱，所以我觉得是不是我求解和算法控制那块是不是有问题
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@宝丁 这个看起来出现了震荡，我在测试，就是算起来太慢了，
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@宝丁 预计进口流速为60m/s，还是总温总压入口
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@东岳 我在这里找到了一个您的邮箱，给您发了一个这个网格量一般的网格，您能收到吗？
振荡是从一开始就振荡。时间步长为1e-8或者5e-9时，计算到0.0001就可以看到不稳定的流场。 -
我把你的算例，把速度进口替换成zeroGradient计算就没问题了，你试试
但你这个是不是应该是cyclic边界？另外，即使用cyclicAMI，是不是应该是rotational的？
另外，网格正交性是不是可以调整下。个人感觉你调试这个算例，不用满足y+，用3000 5000调试就行， 要不算起来太慢了 -
我也尝试过，确实是可以的，但是我的工况要求我定义进口的方向，尤其是这种跨声速流场，对方向很敏感
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我的边界条件是平移周期边界，cyclicAMI和cyclic相比只是不需要交界面两边网格一一对应
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把你的tin和blk发来看看，我调整下网格，
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@东岳 当时试的时候一开始确实没什么问题，可是算到后面zeroGradient 边界条件也会发散，但是会好很多，不知道是不是几何不合适，就没有往下尝试
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@东岳 好的 文件不大，就直接放到这里了
R67_70.zip -
速度角度和网格不成直线，对流项格式不好设置。不太清楚你这个结果应该是什么样，最后我这个稳定到这样了。因为我重新画了网格，你用你的网格试试下面的fvScheme，我感觉可能是格式的问题，因为看起来是震荡。
还得进一步研究一下，不能用这么迎风的格式，你用稳态求解器试过没
ddtSchemes { default Euler; } gradSchemes { default cellLimited leastSquares 01; } divSchemes { default none; div(phi,U) Gauss upwind; div(phi,e) Gauss upwind; div(phid,p) Gauss upwind; div(phi,K) Gauss upwind; div(phiv,p) Gauss upwind; //div(phi,U) Gauss limitedLinearV 1; //div(phi,e) Gauss limitedLinear 1; //div(phid,p) Gauss limitedLinear 1; //div(phi,K) Gauss limitedLinear 1; //div(phiv,p) Gauss limitedLinear 1; div(phi,k) Gauss upwind; div(phi,omega) Gauss upwind; div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear; } laplacianSchemes { default Gauss linear limited corrected 0.5; } interpolationSchemes { default linear; } snGradSchemes { default corrected; } wallDist { method meshWave; } -
@东岳 好的，非常非常感谢，我马上就去尝试
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@东岳 我用稳态算过，也是发散
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@东岳 这个是用rhoCentralFoam 采用速度入口算出来的结果，我感觉挺好的
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@东岳 这个是用您的对流项格用比较密的网格算出来的结果，稳定了，但是求解的流场还有一些不太理想，我再好好调一下，感谢东岳老师。
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@东岳 东岳老师，感觉问题并没有解决，我用upwind的算法求解稀疏一些的网格算的久一些就会出现发散的情况，网格量大的却能收敛，收敛后的流场如上所示也会有一些不好的地方，现在尝试提高离散项精度，但是很难找到合适的离散项，有些不知所措了，产生这个的根本原因是什么。
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@东岳 好的，谢谢老师
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@东岳 老师，这个算例运行的时候残差很高，然后到0.01s 左右就会发散了，不知道是不是网格的问题
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@宝丁 降低时间步长试试
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@东岳 好的
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@东岳 @东岳 好像也没有作用，我也用我的网格试了一下，只改网格，出口那个地方也是出现了不稳定现象，但是还能算，感觉收敛不了
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@东岳 可以尝试把速度 压力 温度的离散格式全改成二阶迎风，目前看效果挺好的
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@宝丁 多谢分享 楼主好人
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@东岳 额 还没有算收敛，这个好难啊
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用rhoPimpleFoam试试？
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@东岳 好的
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@东岳 老师，不过我在用rhoSimpleFoam中遇到了一个很奇怪的现象，就是进口的压力会出现异常，使得整个计算发散，就像这样。这又会出现数值上面的异常。可以用层流模型试一下。这个问题也是困扰了我好久
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@东岳 不对，是rhoCentralFoam
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@东岳 老师，我已经调通了，非常感谢老师的知道。具体做法就是只修改
default none; Gauss limitedUpwind limited div(phi,e) Gauss limitedUpwind limited; div(phid,p) Gauss limitedUpwind limited; div(phi,K) Gauss limitedUpwind limited; div(phiv,p) Gauss limitedUpwind limited; div(phi,k) Gauss upwind; div(phi,omega) Gauss upwind; div(((rho*nuEff)*dev2(T(grad(U))))) Gauss linear; div((muEff*dev2(grad(U).T()))) Gauss linear;注意，现在计算出来的结果并不是很理想，感觉粘性太大了，所以想问一下东岳老师
Gauss limitedUpwind limited wallDist {method Poisson ；}这两项的含义
附一张计算的结果
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非常非常非常感谢东岳老师的帮助
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Gauss linearUpwind limited:
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Gauss: 高斯积分计算散度
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linearUpwind: 线性迎风格式
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limited: 在线性迎风格式需要指定U的梯度怎么计算，limited用来调用U的梯度计算格式
wallDist {method Poisson ；}是用来计算壁面距离的，Poisson是一种计算避免距离的方法，比较适用于复杂几何，meshWave方法适用于简单几何。kOmegaSST模型会用到壁面距离。
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@东岳 哦哦，不知道怎么复制错了，是那个midmod
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@东岳 还有，老师，您这些都是在哪里看的，感觉从来没见过的用法
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老铁，Minmod是一个特别出名的TVD格式啊。这些都是在书上看到的
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@东岳 好的，谢谢老师，做这个的时间太短了，后面一定加强总结
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@东岳 真心求教这是什么书
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Finite Volume Methods for Hyperbolic Problems
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对于刚学CFD的，我不推荐这本书，这本书单纯讲求解$\frac{\p \phi}{\p t}+\nabla\cdot(\bfU\phi)=0$，并且略针对可压缩空气动力学
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学CFD几年的可以看看，这本书讲解的很细致思路很独特，扩展性很强
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@东岳 收到
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@东岳 老师，国内有没有比较好的讲这种算法的书，我的英语水平如果要看这样的书花费的时间太长了
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国内有没有比较好的讲这种算法的书
@宝丁 那本书即使英语水平好，看起来也费尽，哈哈
目前中文版的我只看过《数值传热学》，但《数值传热学》没有介绍这部分的内容。目前没有其他中文书推荐了。博士的话得加强英语啊。现在好多学生写SCI，我要是改的话基本等于重写。莫非是硕士？硕士毕业就无所谓了，怎么快怎么来
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@东岳 我是硕士，入门不久，但是也想多学点东西。现在对老师真是钦佩的不行。
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@宝丁 要读博士的话，趁硕士期间多看CFD书，等到博士中后期，好多时间都要用在发SCI写论文上了。现在打基础完全来得及。我当时硕士期间研究方向没定，但比较喜欢推方程，自己硬看了2年CFD教材和C++。CFD这面东西太多了，算法太多，感觉不看个几十本大厚书搞不出个全貌..硕士时间太紧了
不读博士的话，硕士这样直接算毕业完全也没问题。要多学点东西的话，看《数值传热学》，CFD的基本流程也能有点感觉
