Fluent求解器——SIMPLE、SIMPLEC、PISO与Coupled算法
Fluent求解器提供了多种求解策略,包括压力基的SIMPLE、SIMPLEC、PISO和Coupled算法,以适应不同流体特性与流动条件的模拟需求。
压力基求解器分为分离式(Segregated)和耦合式(Coupled),前者适用于低速不可压缩流体,通过分离求解动量和压力方程确保守恒;后者在高速可压缩流体中应用,通过时间推进法求解瞬态N-S方程,提供更稳定的解决方案。Fluent的Solution Methods设置中,SIMPLE、SIMPLEC、PISO与Coupled算法分别代表不同的求解技术,其中耦合算法在处理高速可压流时更具优势。
分离算法,如SIMPLE,按顺序解耦控制方程,尽管实时存储,但收敛速度较慢,适用于燃烧和多相流。SIMPLEC在SIMPLE的基础上增加了面通量修正,提高收敛性。PISO则通过隐式离散增强压力与速度的准确性,减少迭代次数。
Coupled算法,如在压力和动量方程中实现全隐式耦合,适用于多物理模型,提供稳健的稳态计算。对于非稳态问题,非迭代时间推进法结合PISO可提供高精度。
在实际应用中,SIMPLEC对简单流动问题有快速收敛的优点,但可能需要调整亚松弛因子以防止网格偏斜导致的不稳定性。对于复杂流动,如湍流和大时间步长,PISO算法,尤其是带邻域和偏度校正的版本,通常更推荐。
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分离算法,如SIMPLE,按顺序解耦控制方程,尽管实时存储,但收敛速度较慢,适用于燃烧和多相流。SIMPLEC在SIMPLE的基础上增加了面通量修正,提高收敛性。PISO则通过隐式离散增强压力与速度的准确性,减少迭代次数。
Coupled算法,如在压力和动量方程中实现全隐式耦合,适用于多物理模型,提供稳健的稳态计算。对于非稳态问题,非迭代时间推进法结合PISO可提供高精度。
在实际应用中,SIMPLEC对简单流动问题有快速收敛的优点,但可能需要调整亚松弛因子以防止网格偏斜导致的不稳定性。对于复杂流动,如湍流和大时间步长,PISO算法,尤其是带邻域和偏度校正的版本,通常更推荐。
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