1. 穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)? ? ? ? ?

穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)是流體計(jì)算為了方便而提出的概念，實(shí)際上任何流動(dòng)、傳熱問題都應(yīng)該是瞬態(tài)的，因?yàn)檫@些現(xiàn)象總是在時(shí)間維度上進(jìn)行的。

但是實(shí)際上部分流動(dòng)、傳熱問題在一定的時(shí)間之后，不再隨時(shí)間而變化，達(dá)到了穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)我們只考慮穩(wěn)定之后的狀態(tài)時(shí)，就可以用穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算；

而如果我們想要研究達(dá)到穩(wěn)態(tài)之前的狀態(tài)，就必須使用瞬態(tài)進(jìn)行計(jì)算。

那么是不是所有的流動(dòng)問題最終都能達(dá)到瞬態(tài)呢？我的理解并不是，比如湍流問題，由于它的隨機(jī)性，導(dǎo)致湍流過程總是隨時(shí)間呈現(xiàn)不同狀態(tài)。

但這并不是說湍流不能用穩(wěn)態(tài)模擬，實(shí)際上很多湍流都可以使用穩(wěn)態(tài)進(jìn)行模擬，因?yàn)槲覀冎恍枰P(guān)注它宏觀上的規(guī)律性。

再比如一杯水蒸發(fā)，顯然杯中的水最終會(huì)蒸發(fā)完，如果我們想要研究水的蒸發(fā)過程就必須使用瞬態(tài)。

2. 瞬態(tài)設(shè)置? ? ? ??

那么瞬態(tài)計(jì)算需要注意什么呢？

Fluent軟件瞬態(tài)計(jì)算中有三個(gè)比較重要的設(shè)置：Number of Time Steps、Time Step Size和Max Iterations/Time Step

3. Max Iterations/Time Step? ??

首先，計(jì)算 unsteady flow 的時(shí)候，fluent 是從前一個(gè)時(shí)間算到下一個(gè)時(shí)間的。

從這個(gè)意思上來就認(rèn)為是“time step”，一個(gè)時(shí)間接一個(gè)時(shí)間，而每個(gè)時(shí)間就相當(dāng)于一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，因此計(jì)算的時(shí)候需要 Max Iterations per Time Step，這個(gè)就像你在計(jì)算穩(wěn)態(tài)時(shí)候需要設(shè)置的一樣，在達(dá)到 iteration 次數(shù)之前收斂就完成這個(gè) time step，否則就算到所規(guī)定的次數(shù)。

4. Number of Time Steps? ??

對(duì)穩(wěn)態(tài)，Number of iterations表示迭代次數(shù)，一個(gè)迭代次數(shù)就會(huì)將所有的網(wǎng)格遍歷一遍，完成一次循環(huán)。剛開始給網(wǎng)格的值可能不收斂，甚至和收斂網(wǎng)格相差很大，所以需要多次迭代。

而對(duì)非穩(wěn)態(tài)來說，需要定義流動(dòng)時(shí)間。一共流動(dòng)多少秒，由此需要知道時(shí)間間隔（time step size），在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，認(rèn)為是穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。

Max Iterations per Time Step是這個(gè)時(shí)間間隔最大的迭代次數(shù)，也就是說在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)最多迭代完這些步，同時(shí)當(dāng)?shù)赀@些步數(shù)之后，流動(dòng)就進(jìn)行了這么多的時(shí)間。

Number of time steps表示有多少個(gè)這樣的時(shí)間間隔。所以流動(dòng)總時(shí)間應(yīng)該是Number of time steps與time step size相乘，由于每個(gè)時(shí)間間隔最多迭代Max Iterations per Time Step，所以最大的迭代步數(shù)應(yīng)該是Max Iterations per Time Step乘以Number of time steps。

所以當(dāng)時(shí)間間隔取的越小，模擬應(yīng)該越精確。但是要模擬相同的時(shí)間，Number of time steps取的要更大，總迭代次數(shù)也要更大。

5.?Time step size 設(shè)置依據(jù)

有關(guān) time step size 的設(shè)定。既然是一個(gè)時(shí)間接一個(gè)時(shí)間計(jì)算的，那就存在一個(gè)問題，兩個(gè)時(shí)間之間的間隔是多少？

5.1 特征長(zhǎng)度依據(jù)

比特征長(zhǎng)度除以特征速度所得的時(shí)間小一至二個(gè)量級(jí)，比如流體以入口速度1m/s要經(jīng)過1米的計(jì)算段，那么這個(gè)time step size就是 0.1至0.01 秒或者更小些。

5.2 最大迭代次數(shù)依據(jù)

Fluent 中提供了一個(gè)調(diào)整的判斷依據(jù)，在每個(gè)時(shí)間(time step) 計(jì)算的 Iterations 在 5-10 次是最理想的，因此，如果每個(gè) time step里 Iterations 的次數(shù)大于 10，那就要把 time step size 設(shè)置更小些，如果是小于 5 的，就調(diào)大些。

但是對(duì)于剛開始階段（startup），這個(gè)判斷并不合適，因?yàn)殚_始一般要充分收斂，所以在開始的 5-10 個(gè) time step 里，還是應(yīng)該把 time step size 設(shè)置充分小，到后面再逐漸增大 time step size。

特別是一開始不知道如何設(shè)定的時(shí)候，最好是打開 adaptive 讓他自動(dòng)定義定義時(shí)間步長(zhǎng)跑最好了。其中最小的時(shí)間尺度，我認(rèn)為最小也只能小到這個(gè)比例的 1/100 的這個(gè)水平上。

5.3 收斂方法

如果計(jì)算中發(fā)現(xiàn)達(dá)不到收斂的要求，建議不要盲目增加循環(huán)迭代次數(shù)，一般默認(rèn) 10-15 次就夠了，可以相應(yīng)地適當(dāng)減小 timestep 來達(dá)到收斂標(biāo)準(zhǔn)。

為了方便大家學(xué)習(xí)交流，我創(chuàng)建了一個(gè)QQ群：975634031，大家可以在其中討論相關(guān)的問題，同時(shí)我會(huì)將所有文章的源文件都放到QQ群中，還會(huì)放一些其它的學(xué)習(xí)文件。歡迎大家加入。