Flotherm软件求解收敛常见问题及处理方法 - 图文(2)

闭的系统中安装有离心风扇导致质量方程无法平衡；或者将求解域所有边界设置为对称，因而系统热量无法散出导致能量方程无法平衡。

其次，残差曲线发散的原因还可能是系统的网格存在一定的问题，主要是网格无法捕捉系统中温度、压力、速度方面的信息。比如在CSFC单板的仿真过程中，散热片是通过对heatsink进行decompose后，软件自动划分的网格可能会将散热片的齿与空气划分在同一网格内。

此外，软件的变量控制对话框中的设置也可能会导致求解得发散。我们知道Flotherm软件是迭代求解进行计算的，在软件的变量控制对话框中，可以调节风速、温度的虚拟时间步长，实际上是调节软件计算的收敛速度。当虚拟时间步长调节的不合适时，就可能导致计算发散。典型的案例是温度监测点围绕某一中心值上下波动，并且波动幅度越来越大最终发散，此时一般可以通过将虚拟时间步长调小来解决计算的发散问题。

2）残差曲线收敛，温控曲线仍在变化

如下图所示，残差曲线已经收敛，而系统的温度监测曲线仍然存在一定的斜率，也就是说温度仍然在变化。产生这种问题的原因是Flotherm软件有其默认的求解收敛设置，本文第二部分详细的介绍了软件关于温度场、压力场、速度场残差的默认设置。对于大多数系统来讲，默认总功耗0.5%的温度场残差是合适的；但是对于上千瓦的系统仿真来说，温度场就不宜再以总功耗的0.5%作为残差的收敛标准了，应当将此时的残差标准设置的更为严格。下图所示是某系统按照软件默认的0.5%的收敛标准计算所得的残差曲线，由于系统总功耗较大，所以默认残差收敛标准不够严格，最终导致残差曲线收敛而温度监控曲线并未走平。

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若遇到上面这种残差曲线，需要重新设置软件的残差收敛设置。在实际仿真过程中，将压力、温度和速度的收敛设置成最小值后继续进行计算，得到的残差曲线如下图所示，从图中我们可以看到调整了收敛设置后软件继续计算了约125步，部分监测点的温度也发生了较大的变化。

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3）残差曲线剧烈震荡后趋于收敛

如下图所示，温度残差曲线在开始求解进行一段时间后发生剧烈震荡，而后又趋于收敛。即使最后的结果是收敛的，结果的可信性仍然是需要打折扣的。发生类似问题时，首先检查模型是否正确，在模型正确的前提下检查固体区域的网格，主要注意观察能量方程残差出现的位置，重点检查该位置的网格质量。本例是由网友提供的，最后经检查本例主要是由于模型在建造方面存在一定的问题，同时在网格划分方面也存在问题，最后造成局部流速达到83 m/s。

5. 总结

本文主要讨论了Flotherm的网格划分与求解收敛的问题，首先介绍了求解收敛以质量、动量和能量三个方面的判断标准，接着对Flotherm中可能出现的几种残差曲线进行了分析，最后根据实际的仿真经历介绍了几种有代表性的问题残差曲线，并详细介绍了出现该类残差曲线时的解决方法。

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