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    各位老师好,我用fluent计算翅片管的传热,采用非稳态的方式计算,对时间步长有些疑惑

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    • 如
      如果随风 最后由 编辑

      各位老师好,我用fluent计算翅片管的传热,采用非稳态的方式计算,模型如下:
      196b1cc4-1743-4a5c-a2a2-224a3445b234-image.png
      非稳态计算时,要保证每个时间步长内时收敛的。我参考了网上的及一些论文里的时间步长计算方法,我的时间步长计算方法是:b4b39046-d976-4e8a-87af-63a0e04b3798-image.png
      这样算出来为0.000001s,我觉得这个时间步长太小了,于是我参考论坛的帖子,采用了
      https://www.cfd-china.com/topic/999/边界层最小尺寸过小-此时非定常的时间步长应该如何设置/5?_=1598319456672

      @下里巴人 老师的方法:“流速最大的区域网格尺寸除以其最大的速度来考虑”;采用这个方法我计算出来的时间步长是:0.002s。

      然后我发现:
      1、当我时间步长设置的大点的时候,如0.002s,每个时间步长内是不收敛的,但是可以顺利算下去;
      2、减小时间步长到0.00002s,每个时间步内得迭代到100步左右才可以收敛;
      3、减小时间步长到0.000002s,每个时间步内迭代到25步左右就可以收敛;

      我感觉第三种情况(0.000002s)合适点,可这样的话就和我采用第一种方式计算出来的时间步长一样了,采用这个量级的时间步长计算1s所用的时间也太长了,我现在很疑惑,接下来该怎么做,恳请各位老师指点。

      如 H 3 条回复 最后回复 回复 引用
      • 如
        如果随风 @如果随风 最后由 编辑

        @东岳 @random_ran 求老师指点

        1 条回复 最后回复 回复 引用
        • 李东岳
          李东岳 管理员 最后由 编辑

          @如果随风 理论上时间步长越小越好,不过如果时间步长大一些,也不发散,可以看看结果再做决定。

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          CFD高性能服务器 http://dyfluid.com/servers.html

          如 1 条回复 最后回复 回复 引用
          • 如
            如果随风 @李东岳 最后由 编辑

            @东岳 好嘞 我去试试 谢谢老师

            1 条回复 最后回复 回复 引用
            • C
              cccrrryyy 教授 最后由 编辑

              你需要更精细的去判断收敛,不光是看残差。像这个有壁面的,可以监测壁面的受力、热流等等;选一些监测点,观察一下温度速度压力等等的变化。残差达到多少才算收敛是人为定义的,虽然有一些约定俗成的规矩,但不同算例不一样。先保证算对了,再去考虑时间步长的问题。FLUENT推荐的迭代步数是20-25,大于这个太多不如用更小的时间步划算,但一定要先保证算的是对的。

              I don't want to survive, I want to thrive.

              如 1 条回复 最后回复 回复 引用
              • 如
                如果随风 @cccrrryyy 最后由 编辑

                @cccrrryyy 谢谢老师,您说的这些我还真没注意到,我去计算一下再来请教,十分感谢

                1 条回复 最后回复 回复 引用
                • H
                  huoyanxiadebing @如果随风 最后由 编辑

                  @如果随风 你给的公式是关于CFL数的,并且CFL数设为1,CFL数取1是按照全显示格式推出来的。FLUENT中是全隐式算法,CFL数可以取大一些,其实全隐式算法对CFL数几乎没有要求,如果你用的湍流模型是RANS模型,取的时间步长只要保证收敛即可,对于瞬态传热问题,本身收敛时间就长,需要计算很长时间,不过你的模型是轴对称的,为减少计算量可以采用二维轴对称模型

                  H 1 条回复 最后回复 回复 引用
                  • H
                    huoyanxiadebing @huoyanxiadebing 最后由 编辑

                    @huoyanxiadebing 最后轴对称模型不对,说错了。对于加速收敛得问题,有人是采用稳态流场瞬态传热做的

                    1 条回复 最后回复 回复 引用
                    • H
                      huoyanxiadebing @如果随风 最后由 编辑

                      @如果随风 不知道你的网格做的怎么样,网格的质量也会影响迭代的步数

                      如 1 条回复 最后回复 回复 引用
                      • 如
                        如果随风 @huoyanxiadebing 最后由 编辑

                        @huoyanxiadebing 谢谢老师,这是我的网格,质量0.5以上,横纵比有些大:
                        92b52245-b061-4ed5-a3dc-138e73a1ecdf-image.png
                        1ac8ac30-e9e3-4152-94ad-bb1532d9de60-image.png

                        我按上面 cccrrryyy 老师的提示,监视了 速度、温度、压力的变化,发现他们都在波动,甚至还没达到周期性变化,可残差曲线是收敛的趋势。由于我想保证它每个时间步长内,都要在30步内收敛,所以采用的时间步长是0.000001s,现在才算了,0.0188s。我在想这是算的时间还不够吗?我都算了好几天了,有点纠结要不要算下去。请老师指点。

                        1 条回复 最后回复 回复 引用
                        • C
                          cccrrryyy 教授 最后由 编辑

                          怎么个波动法?有图么?可以的话把残差也放上来看看

                          I don't want to survive, I want to thrive.

                          如 1 条回复 最后回复 回复 引用
                          • 如
                            如果随风 @cccrrryyy 最后由 编辑

                            @cccrrryyy 在 各位老师好,我用fluent计算翅片管的传热,采用非稳态的方式计算,对时间步长有些疑惑 中说:

                            可以的话把残差也放上来看看

                            谢谢老师指导!
                            这是残差曲线:
                            16d0a3bf-db59-4f41-a87d-c31e98a754d8-image.png
                            升力系数曲线:
                            dce64f7d-d003-4338-9c3b-6621ddc83eb5-image.png
                            升力系数不知道为何在第一个时间步长内会飙升到19000这么大,我剔除这个数据后,将其余的数据进行了绘制,结果如下:
                            9f76c6bd-961a-4e07-b66b-a8eefe80c3a0-image.png
                            这里我也很疑惑,我看文献里都是在0上下波动,请问老师,这种情况又是为啥?

                            这是我的速度、温度、压力曲线,它们的监测位置是最后一排管的翅片外缘处:
                            38495c26-fed7-4b52-9d8f-7eb04ee387c7-image.png
                            28eaad95-beb3-42b1-82db-c3dfad0972a9-image.png
                            8357e822-e7a6-440a-b9ad-588a7a8bc89c-image.png
                            49555058-53c4-433a-9e85-1bb15f6a589d-image.png

                            考虑到上述监测可能不对,随后我检测了计算域出口处的平均温度:
                            0680a4c5-a729-49ad-b520-9b60aa3be9e6-image.png
                            14cf1396-b078-4ed9-8692-a57f1b09fa9d-image.png

                            我总觉得我那里弄错了,恳请老师指点!

                            1 条回复 最后回复 回复 引用
                            • C
                              cccrrryyy 教授 最后由 编辑

                              刚开始升力系数太大可能是因为顺态计算一开始流场还没建立起来,所以根据公式算了个很离谱的数字,后面看起来还行。你监测的这些量好像大概0.016s开始之后就相对稳定了。绝对没有变化是不太可能的,只要不是突然变大或者变小那就比较正常。

                              不知道你的结果跟实验比较或者跟常识比较吻合度高不高。升力系数那个东西如果你这个这么大但是人家都是0,可能你计算方式有问题,建议再检查一下。

                              网格可以的话再细一点,或者直接用三角形吧,四边形有些地方网格变化太剧烈了,比如两个半圆之间过渡的那里。忘了问了,这个是湍流么?你用的RANS还是LES?

                              I don't want to survive, I want to thrive.

                              如 1 条回复 最后回复 回复 引用
                              • 如
                                如果随风 @cccrrryyy 最后由 编辑

                                @cccrrryyy 在 各位老师好,我用fluent计算翅片管的传热,采用非稳态的方式计算,对时间步长有些疑惑 中说:

                                那个东西如果你这个这么大但是人家都是0,

                                好嘞 谢谢老师指导,我把网格优化一下再尝试一下。 我用的是RANS(k-w-sst),跟实验数据对比时,发现有些数据差的很离谱,我怀疑就是因为没收敛,所以我在重新计算,对每个工况都进行了变量的监测。

                                1 条回复 最后回复 回复 引用
                                • C
                                  cccrrryyy 教授 最后由 编辑

                                  kOmegaSST和kEpsilon印象中是比较好收敛的两个模型,其他的用起来似乎都不太顺手,当然最重要的是结果正确。

                                  I don't want to survive, I want to thrive.

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