level 12
扫烟囱的男人
楼主
这篇本来是我发在个人知乎上的文章，现做了一些局部文字修改后，重新发出来
很多fluent初学者，甚至一些相当有经验的使用者，在瞬态分析中，在时间步长上弄不清楚，经常遇到报错，什么浮点溢出等问题，大多数原因是时间步长太大的原因。再具体说，就是时间子步太大了，为什么时间子步会设置的很大，我分析原因 ，主要是以下两种，第一是受到视频教程的误导，因为视频教程为了演示需要，工况很简单，所以时间子步设置的很大通常在0.01以内，不可能跑了三天两夜完成后，再回来讲解的话，这样时间成本太高了，时间就是金钱，还有合理的时间子步是先调试出来的，这个过程也不可能播放给你，如同一场晚会，经过太过的彩排，彩排过程是不可能播放出来的，最关键的是，这个需要调试的过程，任何视频教程是不会说的。
瞬态分析中，时间步长就是将这个所要计算物理时间段内的时间，离散化成很多细小的时间段，每个时间子步内相当于一个稳态分析。那么稳态分析大家都知道，要收敛，同样在瞬态分析中，每个时间步长内要收敛，软件默认迭代20次，所以，要求在这20次内要收敛。收敛的标准，按软件的默认标准1e-3，通常工况的复杂性，20步内很难收敛，为了实现这个目标，只能将时间步长再减小，具体有多小没人能知道，只能不断的试，调试出来为止，所以正式求解之前，要进行若干步（比如十步）试算，如果发散了或者没收敛，重新初始化再把时间子步改小，重新运算，反复这个过程，直到20步内收敛为止。这个时间步长内收敛的话，会自动跳到下个时间子步进行运算。假设每个时间子步没有收敛，也能正常运算，那么精度误差积累会越来越大甚至到最后就报错了，如果增加每个时间子步的迭代步数，不减小时间步长，那是不科学的。只能在调试过程中，可以这样操作，正式运算时，建议最大不能超过30步，总之要通过减小时间步长来达到收敛，而不是增加时间子步内的迭代步数来实现这个目的。
时间子步与网格有很大的关系，网格越小，时间子步就要越小，还与边界条件有关系，边界条件越剧烈，时间子步就要越小，否则就发散报错，现实中工况是复杂的，特别是动网格之内，运算过程中，时间子步是变化的，可能前面一段时间，稍大的时间子步就可以收敛，后面流场剧烈的时候，时间子步要改小，否则立即发散，还有无论你把时间子步设置的有多小都无法收敛，这时候就要重新调试了，尝试从其他方面解决了。
总之，瞬态的计算量非常大，因为时间子步小的原因，所以尽可能把瞬态转为稳态进行分析，尽可能简化方案模型，开始用较粗糙的网格等多种手段减小计算量，而不是通过增大时间步长来减小计算量，如果这个方案是可行的话，那服务器还有采购的必要吗，直接把时间步长改大，一台办公笔记本就能仿真出计算整个宇宙。
下一篇再去介绍，瞬态计算过程中，经常遇到残差曲线突然上升甚至发散的原因
2024年11月25日 02点11分
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很多fluent初学者，甚至一些相当有经验的使用者，在瞬态分析中，在时间步长上弄不清楚，经常遇到报错，什么浮点溢出等问题，大多数原因是时间步长太大的原因。再具体说，就是时间子步太大了，为什么时间子步会设置的很大，我分析原因 ，主要是以下两种，第一是受到视频教程的误导，因为视频教程为了演示需要，工况很简单，所以时间子步设置的很大通常在0.01以内，不可能跑了三天两夜完成后，再回来讲解的话，这样时间成本太高了，时间就是金钱，还有合理的时间子步是先调试出来的，这个过程也不可能播放给你，如同一场晚会，经过太过的彩排，彩排过程是不可能播放出来的，最关键的是，这个需要调试的过程，任何视频教程是不会说的。
瞬态分析中，时间步长就是将这个所要计算物理时间段内的时间，离散化成很多细小的时间段，每个时间子步内相当于一个稳态分析。那么稳态分析大家都知道，要收敛，同样在瞬态分析中，每个时间步长内要收敛，软件默认迭代20次，所以，要求在这20次内要收敛。收敛的标准，按软件的默认标准1e-3，通常工况的复杂性，20步内很难收敛，为了实现这个目标，只能将时间步长再减小，具体有多小没人能知道，只能不断的试，调试出来为止，所以正式求解之前，要进行若干步（比如十步）试算，如果发散了或者没收敛，重新初始化再把时间子步改小，重新运算，反复这个过程，直到20步内收敛为止。这个时间步长内收敛的话，会自动跳到下个时间子步进行运算。假设每个时间子步没有收敛，也能正常运算，那么精度误差积累会越来越大甚至到最后就报错了，如果增加每个时间子步的迭代步数，不减小时间步长，那是不科学的。只能在调试过程中，可以这样操作，正式运算时，建议最大不能超过30步，总之要通过减小时间步长来达到收敛，而不是增加时间子步内的迭代步数来实现这个目的。
时间子步与网格有很大的关系，网格越小，时间子步就要越小，还与边界条件有关系，边界条件越剧烈，时间子步就要越小，否则就发散报错，现实中工况是复杂的，特别是动网格之内，运算过程中，时间子步是变化的，可能前面一段时间，稍大的时间子步就可以收敛，后面流场剧烈的时候，时间子步要改小，否则立即发散，还有无论你把时间子步设置的有多小都无法收敛，这时候就要重新调试了，尝试从其他方面解决了。
总之，瞬态的计算量非常大，因为时间子步小的原因，所以尽可能把瞬态转为稳态进行分析，尽可能简化方案模型，开始用较粗糙的网格等多种手段减小计算量，而不是通过增大时间步长来减小计算量，如果这个方案是可行的话，那服务器还有采购的必要吗，直接把时间步长改大，一台办公笔记本就能仿真出计算整个宇宙。
下一篇再去介绍，瞬态计算过程中，经常遇到残差曲线突然上升甚至发散的原因
