Fluent求解器——亚松弛因子

1、亚松弛因子的概念

亚松驰（Under Relaxation）：亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减，以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写出时，称为松驰因子（Relaxation Factors）。

压力基求解器使用方程的亚松弛来控制每次迭代时计算变量的更新。这意味着使用压力基求解器求解的所有方程，包括由密度基求解器求解的非耦合方程（湍流方程和其他标量方程），都将具有与之相关的亚松弛因子。

2、亚松弛因子的设置

(1) 在Fluent中，所有变量的默认亚松弛因子都设置为接近最佳的值，以满足最大可能的情况。这些值适用于许多问题，但对于一些特殊的非线性问题（如一些湍流或高瑞利数(Rayleigh Number)自然对流问题），谨慎的做法是减小初始亚松弛因子。另外，如果残差在前 4 或 5 次迭代后持续增加，则同样应考虑减少亚松弛因子。

有时，用户可能会更改亚松弛因子并继续计算，结果却发现残差开始增加。这通常是由于过度增加亚松弛因子造成的。一种方法是在对亚松弛因子进行更改之前保存data文件，并为求解算法进行几次迭代以适应新的参数。通常亚松弛因子的增加会导致残差略有增加，但随着求解的进行，这些增加通常会消失。如果残差跳跃了几个数量级，此时应该考虑停止计算并返回到保存的最后一个data文件。

(2) 注意，粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。此外，如果直接求解焓方程而不是温度方程（对于非预混燃烧计算），基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。

(3) 对于大多数流动问题，默认的亚松弛因子通常不需要修改。但如果观察到计算不稳定或发散行为，则需要将压力、动量、湍动能和湍流耗散率的欠松弛因子从其默认值减少到约0.2、0.5、0.5和0.5（对于SIMPLEC算法，通常不必降低压力松弛）。在密度与温度强耦合的问题中，如在非常高的瑞利数自然对流或混合对流中，明智的做法是也对温度方程和/或密度进行松弛（即使用小于1.0的松弛因子）。相反，当温度与动量方程不耦合（或弱耦合）时，如在密度恒定的流动中，温度的欠松弛因子可以设置为1.0。

(4) 对于其他标量方程（如旋转、组分、混合分数和混合分数方差等），默认的松弛因子对于某些问题来说可能过于激进，特别是在计算开始时。此时可能希望将因子减少到0.8以便于收敛。

(5) 如果问题中涉及到组分输运，则可以为每个列出的组分设置欠松弛因子。如果希望所有组分使用相同的亚松弛因子，只需激活选项“Set All Species URFs Together”。注意激活此选项后，将不再显示单个组分的列表，而是出现一个Species输入框，用户可以在其中指定所有组分的欠松弛因子。

(6) 如果修改了亚松弛因子，而想要恢复到默认的亚松弛因子，可以单击“Solution Controls”任务页中的“Default”按钮。

(7) 注意在最佳设置下，压力-速度耦合算法的收敛性将受到其他标量方程（例如湍流）分离解的限制。为获得最佳求解器性能，需要增大这些方程的亚松弛因子。

(8) SIMPLE、SIMPLEC、PISO、Coupled方法的亚松弛因子设置，参考“Fluent求解器——SIMPLE、SIMPLEC、PISO与Coupled算法”。

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