模糊控制技术在SIMPLER算法中的应用及求解性能分析

王艳宁,孙东亮,苗政,陈家庆,蔡晓君

(1.华北电力大学可再生能源学院,102206,北京;2.北京石油化工学院机械工程学院,102617,北京)



模糊控制技术在SIMPLER算法中的应用及求解性能分析

王艳宁1,孙东亮2,苗政1,陈家庆2,蔡晓君2

(1.华北电力大学可再生能源学院,102206,北京;2.北京石油化工学院机械工程学院,102617,北京)

为了提高SIMPLER算法在三维流动问题上的求解性能,引入模糊控制方法来自动调控速度亚松弛因子的大小.在数值计算过程中,将相邻两个迭代层次上的最大动量残差比值作为模糊控制输入量,速度亚松弛因子的变化量作为模糊控制输出量,基于最大动量残差的变化趋势可实现速度亚松弛因子的自动调控,从而达到加快收敛的目的.最后,通过3个经典的流动问题验证了模糊控制方法的优越性.研究表明:当初始亚松弛因子为最不利值时,模糊控制方法的收敛速度约是固定松弛因子方法的5～30倍;当初始亚松弛因子为最佳值时,模糊控制方法迭代次数与固定松弛因子方法迭代次数之比为0.7～2.0,收敛速度相差不大;采用模糊控制方法后,SIMPLER算法在不同初始亚松弛因子下均能得到高速收敛的解,同时健壮性也显著提高.研究工作将为大幅提升SIMPLER算法在三维流动问题上的求解性能起到重要作用.

模糊控制;SIMPLER算法;三维流动问题;亚松弛因子;收敛速度;健壮性

求解流动与传热问题的压力修正算法首次由著名学者Patankar和Spalding提出,并被命名为SIMPLE算法[1]。为了克服SIMPLE算法中初始压力和速度场单独进行设定的缺点,随后Patankar提出了改进算法SIMPLER[2]。……