加载中…[转载]OpenFOAM求解器开发入门（九）：Pimple算法与伪时间步长
(2017-05-31 16:10:43)
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在of240的solvers文件夹中搜索pseudo-transient，得到如下四个求解器：
p
{
solver
PCG;
preconditioner DIC;
tolerance
1e-06;
relTol
0.01;
}
pFinal
{
$p;
tolerance
1e-06;
relTol
0;
}
"(rho|U|h|k|epsilon|omega)"
{
solver
smoothSolver;
smoother
symGaussSeidel;
tolerance
1e-05;
relTol
0.1;
}
"(rho|U|h|k|epsilon|omega)Final"
{
$U;
tolerance
1e-05;
relTol
0;
}
momentumPredictor
yes;
transonic
no;
nOuterCorrectors
50;
nCorrectors
1;
nNonOrthogonalCorrectors
0;
rhoMin
rhoMin [ 1 -3 0 0 0 ]
0.5;
rhoMax
rhoMax [ 1 -3 0 0 0 ]
1.5;
residualControl
//nOuterCorrectors
{
"(U|k|epsilon)"
{
relTol
0;
tolerance
0.0001;
}
}
turbOnFinalIterOnly
off;
fields
{
"p.*"
0.3;
"rho.*"
0.01;
}
equations
{
"(U|h|k|epsilon|omega).*" 0.7;
}
- rhoPimpleFoam
- rhoLTSPimpleFoam
- rhoPimpleDyMFoam
- rhoPimplecFoam
事实上不止这四个，比如LTSReactingFoam也是。关于LTS局部时间步的详细分析见东岳流体技术文档：LTS局部时间步。
下面我们看在算例中具体如何使用伪时间步长方法获得稳态解。
看OpenFOAM-2.4.0tutorialscompressiblerhoPimpleFoamrasangledDuct。
首先，m4 blockMeshDict.m4 >
blockMeshDict
然后blockMesh
然后运行pyFoamPlotRunner.py
--clear rhoPimpleFoam -case
abgledDuct
很快就可以得到结果。
我们先看controlDict，注意有颜色标记的地方：
application
rhoPimpleFoam;
startFrom
startTime;
startTime
0;
stopAt
endTime;
endTime
10;
deltaT
1;
writeControl
adjustableRunTime;
writeInterval 1;
//（自带的是10，为了验证确实达到了稳态，这里改为1进行测试）
purgeWrite
0;
writeFormat ascii;
writePrecision 6;
writeCompression off;
timeFormat
general;
timePrecision 6;
runTimeModifiable true;
adjustTimeStep
no;
maxCo
10;
maxDeltaT
1;
我们看fvSolution：
solvers
{
}
PIMPLE
{
}
relaxationFactors
{
}
我们回过头来看求解过程中的输出信息，initial residual确实在减小，这说明确实在稳态化。
那么如何使得initial residual更小呢？这就需要我们理解上述求解控制字典的具体含义了。
solvers中指定的残差是每一个时间步内每一个nOuterCorrectors(PIMPLE
iteration)中代数方程组求解的残差Final residual。
residualControl和nOuterCorrectors在每一个时间步内只需要满足一个，而且residualControl指的是initial
residual。在PIMPLE iteration中的initial
residual波动是松弛引起的。nOuterCorrectors=1时即为PISO算法。nOuterCorrectors=10~15加上松弛因子，这使得PIMPLE可以在较大的库郎数下进行计算。总之，瞬态算法中的时间步长十分关键！
所以现在明白了吧，nOuterCorrectors要足够大以保证residualControl可以使得初始残差降低的比较小，endTime也要足够大以使得最终的解充分稳态化。在此基础上可以调整solvers，nOuterCorrectors和residualControl以加快收敛。
最后，为什么reactingFoam施行不了伪时间步长法呢（时间步长大就发散！）？通过仔细对比reactingFoam和rhoPimpleFoam，可以发现问题主要出在连续性方程的求解上。
最后，PIMPLE算法控制的诸多微妙，慢慢体会吧！
reference
- OpenFOAM求解器开发入门（四）：buoyantSimpleFoam和buoyantPimpleFoam
- http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/134903-question-transient-simulation-openfoam-fluent.html
- http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/111790-what-definitions-noutercorrectors-ncorrectors.html
- http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam/121711-why-pimple-foam-used-under-relaxation-all-iteration-pimple-loop.html#post481037
- http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/161212-pimple-pressure-residual-behaviour.html
- http://www.cfd-online.com/Forums/blogs/tobi/2489-all-about-pimple-algorithm-part-i.html
- http://www.cfd-online.com/Forums/blogs/tobi/2490-all-about-pimple-algorithm-part-ii.html
- http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/130629-trouble-using-residual-control-pimplefoam.html
- http://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-solving/73365-convergence-openfoam.html
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