fluent学习重点笔记专业资料.doc

fluent技术基本与应用实例
4.2.2 fluent数值模仿环节简介
重要环节：
1、依照实际问题选取2D或3Dfluent求解器从而进行数值模仿。
2、导入网格（File→Read→Case,然后选取有gambit导出.msh文献）
3、检查网格（Grid→Check）。如果网格最小体积为负值，就要重新进行网格划分。
4、选取计算模型。
5、拟定流体物理性质（Define→Material）。
6、定义操作环境（Define→operating condition在本文档中，所有箭头符号一律用减号表达，待到文档编辑完毕再进行统一替代。故先在此声明
）
7、制定边界条件（Define→Boundary Conditions）
8、求解办法设立及其控制。
9、流场初始化（Solve→Initialize）
10、迭代求解（Solve→Iterate）
11、检查成果。
12、保存成果，后解决等。
详细操作环节：
1、fluent2d或3d求解器选取。
2、网格有关操作
（1）、读入网格文献
（2）、检查网格文献
文献读入后，一定要对网格进行检查。上述操作可以得到网格信息，从中看出几何区域大小。此外从minimum volume 可以懂得最小网格体积，若是它值不不大于零，网格可以用于计算，否则就要重新划分网格。
（3）、设立计算区域
在gambit中画出图形是没有单位，它是一种纯数量模型。故在进行实际计算时候，要依照实际将模型放大或缩小。办法是变化fluent总求解器单位。
（4）、显示网格。
Display→Grid
3、选取计算模型
（1）、基本求解器定义
Define→Models→Solver
Fluent中提供了三种求解办法：
·非耦合求解 segregated
·耦合隐式求解 coupled implicit
·耦合显示求解 coupled explicit
非耦合求解办法重要用于不可压缩流体或者压缩性不强流体。
耦合求解办法用在高速可压缩流体
fluent默认设立是非耦合求解办法，但对于高速可压缩流动，有强体积力（浮力或离心力）流动，求解问题时网格要比较密集，建议采用耦合隐式求解办法。耦合能量和动量方程，可以较快得到收敛值。耦合隐式求解短板：运营所需要内存比较大。若果必要要耦合求解而机器内存不够用，可以考虑采用耦合显示求解办法。盖求解办法也耦合了动量，能量和组分方程，但是内存却比隐式求解办法要小由此可见，显示办法是非耦合办法和耦合隐式办法折中体现。
。
需要指出是，非耦合求解器某些模型在耦合求解器里并不一定均有。耦合求解器里没有模型涉及：多相流模型、混合分数/PDF燃烧模型、预混燃烧模型。污染物生成模型、相变模型、Rosseland辐射模型、拟定质量流率周期性流动模型和周期性换热模型。
%%%有点重复，但是可以看看加深理解
Fluent提供三种不同求解办法；分离解、隐式耦合解、显示耦合解。
分理解和耦合解重要区别在于：持续方程、动量方程、能量方程和组分方程解环节不同。
分离解按照顺序解，耦合解是同步解。两种解法都是最后解附加标量方程。隐式解和显示解区别在于线性耦合方程方式不同。
Fluent默认使用分离求解器，但是对于高速可压流动，强体积力导致强烈耦合流动（流体流动耦合流体换热耦合流体混合，三者互相耦合过程—文档整顿者注）（浮力或者旋转力），或者在非常精细网格上流动，需要考虑隐式解。这一解法耦合了流动和能量方程，收敛不久。%%%
（2）、其她求解器选取
在实际问题中，除了要计算流场，有时还要计算温度场或者浓度场等，因而还需要其她模型。重要模型有：
Multiphase（多相流动） viscous（层流或湍流）energy（与否考虑传热）species（反映及其传热有关）
（3）操作环境设立
Define→operation→condition
该项设立所考虑重要内容为外部环境对内部反映影响
4、定义流体物理性质
5、设立边界条件
Define→boundary condition
（1）、设立流体区域（fluid）边界条件
在zong列表中选取fluid，即流体所在区域，然后单击set，可以看到关于fluid区域连接条件设立对话框，其中material name温恩框中显示是fluid区域中物质，从fluent数据库中复制出来物质明智都会在这里显示出来，只要选取即可。
（2）其她边界条件设立
例如壁面、进出口之类额边界条件。
6、求解办法设立及其控制。
下面简介持续性方程以动量方程详细求解形式。
（1）、求解参数设立
Solve→controls→solution
打开求解器控制对话框，其中equation项下面是当前问题控制方程；pressure—velocity coupling相应是压力速度耦合求解方式；discretization相应是pressure和momentum（动量）离散方式。此外under—relaxation factors 选项可以设立控制方程求解时松弛因子什么是松弛因子？
。
（2）初始化
Solve→initialize→initialize
打开相应对话框可以初始化流场。普通来说，初始解对于求解影响比较大，因此给出初始解要尽量接近真实值。拟定初始解后，依次单击init、apply和close按键。
（3）打开残差图
Solve→monitors→residual
若是选取options下面plot，就可以在计算式动态现实计算残差走势；convergence下面相应数值是计算成果残差要满足最低规定，它数值越小阐明计算精度规定越高。
（4）、保存当前case和data文献
（5）、开始迭代
保存好是设立后可以进行迭代求解，此时迭代某些控制参数可以运用迭代设立对话框进行设立。
对于稳态问题，迭代设立对话框见教材。其中number of iterations 为总迭代次数；reporting interval 为fluent输出监视信息间断次数；UDF profile Update interval阐明fluent每隔多少次调用一次顾客自定义函数。
对于非稳态问题，迭代是指对话框见教材。其中time step size相应时间步长，number of time steps 代表需规定解时间步数，它们与总求解时间关系是：时间步长*时间步数=总求解时间。Max iterations per time step 代表每个时间步长最多迭代次数
（6）保存计算后case和data文献
7、fluent自带后解决模块
Fluent自带图形工具可以很以便解决CFD求解成果中包括信息，并观测相应成果。
显示网格、等值线和轮廓、速度矢量和极限。
流程图——亿图软件

Fluent工程技术与实例分析
Fluent拥有众多物理模型，可以满足顾客精准地模仿无粘性流体、层流、紊流、传热和传质、多孔介质、化学反映、颗粒运送、多相流、自由表面流、相变流等复杂流动现象需要。
软件基本构造
1、前解决
前解决涉及gambit、tgrid和filters、其中gambit是由fluent公司自主开发专用CFD前置解决器，用于模仿对象几何模型以及网格生成。Tgrid是一种附加前置解决器，她可以从gambit或者其她CAD/CAE软件包中读入所生成模仿对象几何构造，从当前边界网络开始生成由三角形、四周体或者混合网格构成体网格。Filters事实上就是其她CAD/CAE软件包与fluent之间接口，可以将其她软件包所生成面网格或者体网格读入到fluent当中。
2、求解器
Fluent6.3.26是一种基于非构造化网格通用求解器，支持并行运算，分单精度和双精度两种。
3、后解决
Fluent自身附带有强大后解决功能呢，有云图、等值线图、矢量图、剖面图、XY散点图、粒子轨迹图、动画等各种方式显示储存和输出计算成果，可以平移、缩放、旋转图像，也可以将计算成果导入到其她后解决软件中。
边界条件问题
CFD 模仿时，惯用基本边界条件涉及：流动进口边界、流动出口边界、给定压力边界、壁面边界、对称边界和周期性循环边界。
1、进出口边界条件
Fluent提供了10种类型流动进、出口条件她们分别是：
·速度进口：给出进口速度及需要计算所有标量值，合用于不可压缩流动。
·压力进口：给出进口总压和其她需要计算标量进口值。
·质量流量进口：重要用于可压缩流动，给出进出口质量流量。对于不可压缩流动，没有必要给出该边界条件，由于密度是常数，咱们可以用速度进口条件。
·压力出口：给定流动出口静压。对于有回流出口，该边界条件比outflow边界条件更容易收敛。
·压力远场：该边界条件只对可压缩流动适合。
·outflow：白边界条件用以模仿在求解问题之前，无法懂得出口速度或压力；出口流动符合完全发展条件，出口处，除了压力之外，其她参量梯度为零。该边界条件适合可压缩流动。
·inlet vent：进口电扇条件需要给定一种损失系数。流动方向和环境总压和总温。
·intake fan：进口电扇条件需要给定压降、流动方向和环境总压总温。
·outlet vent：排出电扇给定损失系数和环境压力和静温。
·exhaust fan：排除电扇给定压降、环境静压。
类别
边界条件名称
物理意义
进口边界 出口边界
速度进口（velocity inlet）
用于定义流动进口边界处速度和流动其她标量型变量
压力进口（pressure inlet）
定义流动进口边界总压（总能量）和其她标量型变量（如温度），及进口边界上总压等标量型变量是固定
质量进口（mass flow inlet）
用来规定进口质量流量，即进口边界上质量流量固定，而总压等可变，该边界条件与压力进口边界条件相反。该边界条件只用于可压流动，对于不可压流动，请使用速度进口边界条件。
出流（outflow）
用于规定在求解前流速和压力未知出口边界。该边界条件合用于出口处流动时完全发展状况。在该边界上，顾客不需要定义任何内容（除非模仿辐射传热、离散相及多口出流）。该条件不能用于可压流动。该条件也不能与压力进口边界条件一起使用，这是可用压力出口边界条件。
压力出口（pressure outlet）
用于定义流动出口静压（如果有回流存在，还涉及其她标量变量）。当有回流时，使用压力出口边界条件代替出流边界条件经常有更好收敛速度。
压力远场（pressure far-field）
用来描述无穷远处自由可压流体。该边界条件只用于可压流动，气体密度通过抱负气体定律来计算。为了得到抱负计算成果，要将改边界远离咱们所关怀计算区域。
进风口（inlet vent）
用于描述具备指定损失系数、周边（进口）总压和温度进风口
排风口（outlet vent）
用于描述具备指定损失系数、周边（排放处）总压温度排风口
进气扇（intake fan）
用于描述具备指定压力阶跃、流动方向、周边（进口）总压和温度外部进电扇
排气扇（exhaust fan）
用于描述具备指定压力阶跃、周边（排放处）静压外部排电扇
壁面重复轴类边界
壁面（wall）
用于限定流体和固体区域。在粘性流动中，壁面被默以为无滑移边界条件壁面，无滑移边界条件。
，但顾客可以依照壁面边界区域平移或者转动来指定一种切向速度分量，或者通过指定剪切来模仿一种“滑移”壁面。
对称（symmetry）
用于物理外形以及所盼望流动解具备镜像对称特性状况，也可以用来描述粘性流体中零滑移壁面。在对称边界上，不需要定义任何边界条件，但必要定义对称边界位置。注意：对于轴对称问题中中心线，应使用轴边界条件来定义，而不是对称边界条件。
周期（periodic）
用于计算物理几何模型和所期待流动解具备周期性重复状况
轴（axis）
用于描述轴对称几何体中心线。在轴边界上，不必然义任何边界条件。

内部单元区域
流体（fluid）
流体区域是一种单元组，所有激活方程所谓激活方程与否就指就是在参数设立时，通过设立方程，而没有设立过得方程，是不是就是其她没有激活方程呢？
都要在这些单元上进行求解。向流体区域输入信息只是流体介质类型。对于当前材料列表中没有材料，需要顾客自行定义。
固体（solid）
固体区域也是一种单元组，只但是这组单元仅用来进行传热求解计算，不进行任何流动计算。作为固体解决材料也许事实上是流体，但是假定其中没有对流发生。固体区域仅仅需要输入材料类型。
电扇（fan）
电扇是集总参数模型，对于拟定具备已知特性电扇对于大流域流场影响。这种边界条件容许顾客输入电扇压力和流量关系曲线，给定电扇旋流速度径向和切向分量。电扇模型并不提供对电扇叶片上流动详细描述，它只预测通过电扇流量。
散热器（radiator）
是热互换器（如散热器或冷凝器）集总参数模型，用于模仿热互换器对流场影响。这种边界条件下，容许顾客指定压降与传热系数作为正对着散热器方向速度系数。
多孔介质阶跃（porous jump）
用于模仿速度和压降特性均为已知薄膜。它本质上是内部单元区域中使用多孔介质模型一维简化。这种边界条件可用于通过筛子和过滤器压降模型，及不考虑热传导影响散热器模仿。该模型比完整多孔介质模型更可靠，更容易收敛，应尽量采用
内部截面（interior）
用在两个区域（如水泵中间叶轮一起旋转流体区域与周边非旋转流体区域）界面处，将两个区域“隔开”。在变化街上，不需要顾客输入任何内容，只需要指定其位置

2.6.3初始条件
在瞬态问题（非稳态问题）中，除了要给定边界条件外，还需要给出流动区域内各计算点所有流动变量初值，及初始条件。但总体而言，除了要在计算开始前初始化有关数据外，并不需要其她特殊解决，因此初始条件相对比较简朴。稳态问题不需要初始条件。
在给定初始条件时要注意一下两点：
l 要针对所有计算变量，给定整个计算域内各单元初始条件。
l 初始条件一定是物理上合理，否则一种不合理初始条件必要必然导致不合理计算成果。要做到结合定理初始条件，只能靠经验或实测成果。