第二章 涡轮增压器压气机流场计算

2.6.5 求解器的使用

    确定了模型和求解器后，运行求解器的一般流场为：

    1)选择离散格式。

    2)选择压力速度耦合方法（只用于分离求解器）。

    3)设定松弛因子。

    4)打开FAS多重网格（只用于耦合显式求解器）。

    5)对求解器设定作任何附加的修改。

    6)初始化解。

    7)激活适当的解监视器。

    8)开始计算。

    1.选择离散格式

    FLUENT可以选择每一个控制方程的对流项的离散格式（对于粘性项自动使用二阶精度）。当使用分离求解器时，在默认的情况下，所有的方程都是使用一阶迎风离散来解对流问题；当使用耦合求解器时，在默认的情况下，流动方程是二阶格式解出的，其他方程是用一阶格式解出的。

    一阶离散一般会比二阶离散收敛得好，但是精度要差，尤其是对于三角形或者四面体网格精度更差。如果使用二阶格式遇到收敛性问题，应该尝试使用一阶格式。

    2.选择压力速度耦合方法

    在分离求解器中，FLUENT提供了压力速度耦合的三种算法：SIMPLE、SIMPLEC以及PISO。定常状态计算一般使用SIMPLE或者SIMPLEC方法，对于过渡计算推荐使用PISO方法。PISO方法还可以用于高度倾斜网格的定常状态计算和过渡计算。需要注意的是，压力速度耦合只用于分离求解器，对于耦合求解器不可以使用。

    3.设定松弛因子

    由于流体力学中要求解非线性方程，在求解非线性方程过程中，控制变量的变化是很必要的，这就要通过松弛因子来实现，它控制变量在每次迭代中的变化。也就是说，变量的新值为原值加上变化量乘以松弛因子。松弛因子可控制收敛的速度和改善收敛的状况，为1，相当于不用松弛因子；大于1，为超松弛因子，可加快收敛速度；小于1，为欠松弛因子，可改善收敛的条件。

    本节中对涡轮增压器压气机非定常流动的模拟，压力修正采用SIMPLC算法。为了克服假扩散，对流项采用具有三阶精度的QUICK格式离散，扩散源项采用二阶中心格式离散，时间项采用二阶隐式格式离散。

    由于叶片在叶轮内沿圆周均布且认为转速恒定，所以叶轮流道和蜗壳之间呈周期性关系，在计算中时间步长确定如下：

△t=60/Kn

    式中K——个非定常计算周期的时间步数，K=100；

    n——叶轮的转速，如取n=130000r/min。

    通过上式计算得到时间步长t=0.00001154。