第八章-FLOW-3D模拟诊断

第八章、FLOW-3D

模拟诊断FLOW-3D®v9.3模拟诊断实现高效的模拟诊断的目标了解诊断可以在图形用户界面。了解导师提示。了解如何使用这些信息来调试模拟。研究3个最常见的问题与模拟。例如模拟调试。诊断的目标目标：在GUI诊断：运行时诊断是在窗口右边显示的图表数量。诊断数据文件可以根据左边的诊断按钮（报告、预处理器错误及摘要，解算器的错误信息及摘要可用）。导师提示显示在求解器窗口中的下面，如时间等信息，循环，迭代，稳定的代码（什么是限制时间步长），当前时间的一步，对液量，收敛标准，CPU时间和时钟的时间。本章讲的目的是教用户如何认识在GUI诊断和指导技巧可用。用户将学习如何理解这一信息，以便调试模拟。另外3个模拟最常见的问题进行研究，并将样本模拟将进行调试。诊断文件和导师提示诊断数据文件运行时诊断导师提示警告与错误提示诊断文件和导师提示图形用户界面显示实时模拟性能。这包括以下图表数量：StabilityLimit&dt–稳定极限可以是在流体对流方向，面波，传热等。Epsi&MaxResidual–Epsi是在每个周期的收敛标准（所需达成一项解决限制）和最大残留是融合的水平（用如何的问题达成解决办法）。IterationCount–如何多次迭代都必须达到本周期的收敛。Volumeerror(%)–这是液量丢失或经验。通常此值不应超过0.1％。Volumeoffluid–流体中的范围数量。MeanKineticenergy–这是流体的平均动能。当这个数量变得不断，问题通常可以被视为处于稳定状态。诊断文件和导师提示诊断数据文件，可根据诊断按钮。文件包括：PreprocessorReport–这使用者可以快速检查专案内的网格数量、边界的开放面积、流体体积等资料。本资讯会自动附加在Report档内。Report—包含了Preprocessorreport的所有资料，以及分析过程中的资讯，包含了sover的分析步骤、CPU时间等资讯。PreprocessorErrors-在预处理名单产生的任何错误信息。PreprocessorSummary–所有名单例表：包括对物理模型和变量、网格块的数量网格程度和单元表面的位置设置。诊断文件和导师提示SolverErrors–在此列出的解决方案产生的任何错误信息。SolverMessages–重新启动时间，时间，周期，迭代，时间步长和稳定代码，液量，收敛标准，CPU时间和时钟的时间。SolverSummary–分析过程中如果发现程式发生不正常终止，可在此处资讯寻找相关的问题，包括了不正常终止发生的位置（网格），以及详细的资讯。使用者可以藉由此处资讯让程式运作更有效率！导师提示导师提示是一种AI形式（人工智能）。理解如何有效地求解器正在运行。出现在求解信息和求解错误—诊断。例如：换热限制的解决方案。推荐隐式传热。压力收敛时间步长限制。检查网格的aspectratios(网格大小)。尝试用ADI或GMRES方法求解压力。IHELP控制导师运作模式。IHELP=0-没有导师提示。IHELP=1-提出有帮助的建议。IHELP=2-提出建议，如果可能的话并提出解决方案。Report文件Report文件是非常简洁-对文件是非常好的。包含简易模型和仿真。预处理信息：网格摘要（单元的总数，打开单元，真正的单元等）。边界摘要（边界类型，特定条件下）。打开体积。求解信息：重新启动随时可用。运行时间（CPU）。PreprocessorErrors/Warningsand

PreprocessorSummaryPreprocessorErrors：预处理阶段的错误/警告。在GUI这一点前大部分被发现。PreprocessorSummary：信息安排名单。所有输入变量的列表（默认+用户指定）。网格参数（单元中心，单元数）。SolverErrors/Warnings当错误/警告发生—求解中所载的资料错误文件。发生了什么错误（压力迭代，对流通量等）。单元发生错误的位置（例如：i=2，j=54，k=34）。当前发生错误（当前时间，时间步长，迭代）。在该单元格的信息（速度，压力等）。这些信息有助于调试模拟。需要了解如何使用诊断信息3个最常见的求解错误/警告信息这是三个最常见的错误和警告消息：“Convectivefluxexceededstabilitylimit（对流流量超过稳定极限）”—此消息意味着，液体可能有超过一个单元格和时间步长超过需要的被斩断。规划求解然后减少了时间步长和迭代一次。没有准确的损失，因为求解重复周期。“PressureiterationdidnotconvergeinITMAXiterations（压力迭代没有在ITMAX迭代收敛）”—也就是说，在最大允许迭代后剩余的仍然比EPSI大（收敛标准）。在一个模拟默认情况下允许这种情况发生25多次。每次发生这种情况有损失精度。“TimesteplessthanDTMIN（时间步长比DTMIN少）”—这意味着，目前的时间步长低于最低限度的时间，步骤和解决方案停止。需要找出被切断时间步长的原因。

3个最常见的求解错误/警告信息1)“Convectivefluxexceededstabilitylimit（对流流量超过稳定极限）”

意义：CFL使用条件超出当前Dt。

求解方案:FLOW-3D重新计算较小的Dt当前时间步长。

分析的解决方案：不会损失精度。2)“PressureiterationdidnotconvergeinITMAX=##iterations”（压力迭代没有在ITMAX迭代收敛） att=##cycle=##iter=##delt=##noncon=##

意义:残留仍大于ITMAX收敛后的EPSI。

求解方案:用目前速度场继续执行下一个时间步长。

分析的解决方案：有可能损失精度。3)“TimesteplessthanDTMIN”（时间步长比DTMIN少）

意义：当前时间步长低于允许的(DTMIN)。

求解方案:解决方案终止。

分析的解决方案：解决方案已经停止。要找出原因。“ConvectiveFluxExceededStabilityLimit”在求解结果输出错误的文件*****fconvectionstabilitylimitexceededz*****abvz=2.07E-02ge1.337E-02time=2.14632E-02cycle=1iter=1000i=2j=2k=8delt=2.146E-02kad=9kdm=10w=-9.646E-01wn=0.000E+00fd=1.000E+00rd=1.573E-02ra=1.573E-02aft(ijk)=1.000E+00vf(ijka)=1.000E+00vf(ijkd)=1.000E+00mud=0.000E+00mua=0.000E+00在每个时间步长，FLOW-3D®计算最高的Dt来确保稳定。

这

Dt是用来当前时间步长的流体平流输送。困难时就会发生改变流动迅速地越过一个时间步长;即喷射，飞溅等。流体在一个时间步长超过一个单元可平流输送，即违反了CFL条件。“ConvectiveFluxExceededStabilityLimit”FLOW-3D®计算最大允许时间步长满足在每个周期开始时的稳定性。这是用来当前时间步长的流体平流输送。这种类型的错误时，就会发生流动瞬息万变。例如液体喷射或飞溅。“PressureIterationDidNotConverge”ITMAX=迭代最大数量允许达到收敛。当迭代次数超过ITMAX：—剩余大于标准的EPSI。—迭代的压力场停止。—Unconverged压力，用于更新速度场。—继续到下一个时间步长。典型的原因：—不切实际的初始条件—压力场发生急剧变化—网格的aspectratios相差太大（见网格信息）。结果：—解决方案可能不准确“PressureIterationDidNotConverge”ITMAX是允许的衔接迭代的最大数目。当超过这个数字，这意味着剩余的比epsi更大的一个或多个单元。对压力场迭代然后停止和模拟前进到下一个时间步长。一个损失精度是怎样来的，因为压力值尚未融合用于更新速度（流动）范围。这是典型的初始条件不符合实际，或压力场的原因正在发生迅速的变化，或有网格的aspect

ratios相差太大。如前所述，这并不造成的损失精度。“PressureIterationDidNotConverge”步骤1：寻找在求解下剩余值的错误诊断。pressureiterationdidnotconvergeinitmax=1000iterationsattime=4.06176E+00cycle=6102iter=1000nocon=25epsi=9.256E-02maxresid=9.420E-02ati=58j=2k=7dpit1=2.029E-01第2步：比较最大剩余的EPSI。如果最大残留>>EPSI。查明发生的最大残留（58，2，7）显示该区域使用的结果，自定义如确定迭代问题的原因：网格的aspectratios相差太大（减小比率或使用ADI或GMRES方法）。坏的面积/体积比率（不应该是一个如果AVRCK设置问题）。如果最大残留接近EPSI：—增加ITMAX，让更多的迭代（保持收敛标准）。—设置收敛调整到1.5或2.0（增加收敛标准）。“PressureIterationDidNotConverge”如果一个模拟尚未完成，可以在Diagnostics下查看SolverErrors的结果。它会在失败前列出所有压力迭代的情形和发生的时间，以及最大残留的位置。通过选择Analyze/Custom和放大所在最大残留发生的区域，用户就可以判断问题是否在于最大单元的aspectratio或坏的区域/体积比。“TimeStepLessThanDTMIN”

TimeStepCrashFLOW-3D®控制整个模拟时间步长：一个掠过是通过所有的网格单元．该单元格中的所有相关的稳定的标准计算．最低标准是储存稳定性．最小的全球稳定的标准=最大允许时间步长．四个因素影响时间步长：以往时间步长的Dt稳定极限（Dt不能大于稳定性）以往时间步长收敛的数量（当AUTOT=1）用户定义最大的Dt(DTMAX)“TimeStepLessThanDTMIN”

TimeStepCrash怎么办：

打开‘Diagnostics’－

‘SolverMessages’．如果Dt<<稳定极限和迭代次数高，尝试：增加收敛标准可以达到收敛标准缓和．激活ADI在一个或多个方向或GMRES方法．设置AUTOT=2（没有调整压力收敛次数的DT）．如果是小的稳定极限：如果有可能的，使用隐式选项（IMPHTC，IMPVIS）．如果稳定代码是cx,cy,或

cz，确定它们的控制：速度是否合理的？你能增加单元的大小？速度的不合理？为什么？由于缺乏收敛？DiagnosingaTroublesomeSimulation:

OilFlowinDoubleHulledTanker模拟初始值问题Pressureiterationfailureonfirsttimestep（压力在第一次时间步长迭代失败）

pressureiterationdidnotconvergeinitmax=1000iterations att=2.1463E-02cycle=1epsi=4.1932E-03resid=1.6612E-01nocon=1Convectivefailureonfirsttimestep（对流在第一次时间步长失败）

convectivefluxexceededstabilitylimit att=2.1463E-02cycle=1iter=1000delt=2.1463E-02 restartingcyclewithsmallertimestepOver-relaxationfactorWreducedasaresult

***reducedomegato1.35000E+00***Eventually,simulationstops-excessiveiterationfailures（最后，模拟停止-过度迭代失败） endofcalculationatt=4.062E+00cycle=6102 excessiveiterationfailures