緩和と収束の条件
流体の流れおよび熱伝達の方程式を解くために使用する数値法では、1つまたは複数の反復法が採用されています。性質上、反復解法には、いつ反復を停止できるかを決定する収束条件が必要です。
多くの場合、反復法は、緩和法で補完されます。たとえば、過緩和は、圧力-速度反復法の収束を加速するために使用されることが多く、これは非圧縮性流れ条件を満たすために必要です。不足緩和は、すべての流れ方程式が陰的に結合しているときに、数値的に安定した結果を得るために時々使用されます。
緩和条件の選択
使用する過緩和または不足緩和の量が重要になる場合があります。多すぎると数値的に不安定になり、少なすぎると収束速度が遅くなります。同様に、収束条件の選択を誤ると、結果の質が悪くなったり(緩すぎる場合)、計算時間が極端に長くなったり(厳密すぎる場合)する可能性があります。
適切な緩和条件および収束条件を選択することは、数値流体力学(CFD)ソフトウェアのユーザにとって困難かつ苛立たしい作業になる場合があります。条件は解決対象の問題の特性に依存しますが、こうした特性は、問題が発展する過程で変化する場合があります。あいにく、条件を選択する際の一般的なガイドラインはありません。近似される物理的過程だけでなく、数値公式の詳細も関連してくるからです。多くのCFDプログラムには、推奨される条件の標準的セットが含まれていますが、多くの場合、良い結果を得るためには、試行錯誤による調整を行う必要があります。
条件の動的選択
FLOW-3Dを使用すれば、緩和および収束の条件がすべてプログラム自体によって選択されるため、このような苦労は必要ありません。さらに、すべての選択が、解の発展に従って、プログラムによって動的に調整されます。もちろん、特殊なケースでは、自動的に選択された条件をユーザがいつでも上書きできます。そのようなケースは、たとえば、非常に大きい収束条件を使用し、過緩和を使用せずに、少ないCPU時間で定常状態に達しようとする場合などです。