FLUENT基础知识总结

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FLUENT基础知识总结

仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识，并说说哪些用户适合用，哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置，因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程，而且本人也是学力学的，诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟，都不会有很特别的介质，所以设置起来很简单。

对我来说，颇费周折的是gambit做图和生成网格，并不是我不会，而是gambit 对作图要求的条件很苛刻，也就是说，稍有不甚，就前功尽弃，当然对于计算流场很简单的用户，这不是问题。有时候好几天生成不了的图形，突然就搞定了，逐渐我也总结了一点经验，就是要注意一些小的拐角地方的图形，有时候做布尔运算在图形吻合的地方，容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格，fluent里面的计算方法是有限体积法，而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度，采取了交错网格，这样，计算精度就不会很高。同时由于非结构网格，肯定会导致计算精度的下降，所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义，除非你的网格做的非常好。

而且fluent5.5以前的版本（包括5。5），其物理模型，（比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的，所以，对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟，就不适合用。

同时gambit做网格，对于粘性流体，特别是计算湍流尺度，或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的，除非是很小的计算区域。所以，用fluent 做的比较复杂一点的流场（除了经典的几个基本流场）其计算所得热流，湍流，以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的，这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑，有时候看到很多这样讨论的文章，觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。

但是，fluent往往能计算出量级差不多的结果，我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算，高超音速流场，得到的壁面热流，居然在量级上是吻合的，但是，从计算热流需要的壁面网格精度来判断，gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级，我到现在还不明白fluent是怎么搞的。

综上，我觉得，如果对付老板的一些工程项目，可以用fluent对付过去，但是如果真的做论文，或者需要发表文章，除非是做一些技术性工作，比如优化计算一般用fluent是不适合的。

我感觉fluent做力的计算是很不错的，做流场结构的计算，即使得出一些涡，也不是流场本身性质的反应，做低速流场计算，fluent的优势在于收敛速度快，但是低速流场计算，其大多数的着眼点在于对流场结构的探索，所以计算得到的

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结果就要好好斟酌一下了，高速流场的模拟中，一般着眼点在于气动力的结果，压力分布以及激波的捕捉，这些fluent做的很不错。对于多相流，旋转机械我没有做过，就不好随便说了希望做过其他方面工作的大侠也总结一下。

对于运用fluent来求解问题，首先要对本身求解的物理模型有充分的了解，只有在这个基础上，才能够选择出正确的，计算模型以及相应的边界条件。

对于fluent计算的方法，确实是采用的有限体积法，不过对基于非结构网格的5.X，我个人觉得其采用的应该是同位网格而不是交错网格，因为非结构网格情况下，交错网格的方法处理起来比同位网格方法要复杂很多。一般见到的非结构网格下FVM（有限体积法）多半还是采用的同位网格而非交错网格，这个问题还可以进一步探讨。对于非结构网格而言，目前能够做到的离散精度也只能是二阶精度了，再高精度目前还没法做到，或者说还没有做到很实用。

对于gambit做网格，确实不是十分的理想，不过这个也不能怪罪gambit，因为非结构网格的生成方法，本身在理论上就有一些瑕疵（姑且这样说吧，不能说是错误，呵呵）所以对于一些十分复杂，而且特殊的流场，可能最终生成的网格会很不理想，这个时候多半需要采取一些其它的迂回的方法，例如将复杂区域分区，分成一些简单的区域，然后在简单区域里面生成网格，最后再组合，而不是将整个复杂区域教给gambit让其一次生成网格。有时在软件做不到的地方，就需要人想法补上了。

对于壁面网格的问题，gambit中提供了生成边界层网格的方法，恩，不知道是否这个功能也同样不能满足所需。gambit中边界层网格只是在壁面法向进行特别的处理。对于壁面切向方向则是和边界层外网格尺度相当的。

对于fluent的适用范围，我很同意stipulation的说法，本身fluent是一个比较成熟的商业软件，换句话说，其适用的数值方法，多半也是目前相对比较成熟的方法之一。因此用fluent来做工程项目确实是很适合的，因为它相对效率较高，而且实际上fluent中有一些对特殊问题的简化处理其目的也是直接针对工程运用的。因此如果是完全的基于fluent做流场分析，然后做论文，这样是不行的。需要强调的是，fluent仅仅是一种CFD的工具，一个相对好用的工具。

对于fluent做高速可压流动问题，我做的不多，不知道stipulation兄对fluent 评价怎样，我个人觉得，由于有限体积法本身对于求解有间断（激波）的流动问题就存在一定的误差的，有限体积法实际上应该更加的适合于不可压流动问题，因为这个方法本身的特点就保证了通量的守恒，对于不可压流动，那就是保证了整个流场的质量守恒。就我个人观点而言，对于算激波的问题似乎还是得要实用一些高精度格式，例如NND，TVD，时空守恒格式等。顺便问stipulation一个问题，在算钝头体（导弹）小攻角来流夸音速流动问题时，在计算中是否有激波

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的振荡现象？（这个好像说有人做出实验了，我们这边有人在计算，可是死活算不出来振荡，他用的是StarCD了）

对于两相流和旋转机械，我插上两句。两相或者多项流动中，fluent也提供了几种可用的方法，例如VOF方法、Cavitation方法、Algebraic slip方法，我对VOF和Cavitation的原理了解稍微多一些，VOF方法称为体积函数法，以两相流动为例，VOF中定义一个基相，两相之间相互是不发生互融等反应的，通过计算每一个时间步下，各个网格单元中的体积函数，从而确定该网格中另外一项的比例，然后通过界面重构或者一些其它的方法来确定此单元网格中两相交界面的位置，从这个意义上说，VOF是属于界面跟踪方法。Cavitation方法则不是这样，此方法不能用

来明确的区分两相的界面等，但是可以用来计算某一的区域内所含的气泡的一个体积密度。

对于旋转机械的流动问题，fluent中提供了几种方法，一种是就是很简单用坐标变换的概念化旋转为静止，然后添加一个惯性力。一种是所谓的多参考坐标系方法，还有就是混合面方法，最后是滑移网格方法。第一种方法自不用说，理论上是精确的，后面三钟方法中，fluent中以滑移网格方法计算的准确度最好，前面两种方法都有很强的工程背景并且是在此基础上简化而来的。但这些方法的运用都有一些前提条件。

fluent公司还有另外的一个工具，MixSim是针对搅拌混合问题的专用CFD 软件内置了专用前处理器，可迅速建立搅拌器和混合器的网格及计算模型。

: 有没有用它做旋转机械内部流动的？

同时其实是给商用CFD软件与科研用CFD之间的关系提出了很好的思考问题。其实就我所知道的搞CFD应用研究的人而言，他们很希望在现有的已经成熟的CFD技术基础上做一些改进，使之满足自己研究问题的需要。为此他们不希望整个程序从头到尾都是自己编，比如N-S方程的求解，其实都是比较固定的。因此很多人都希望商用软件有个很好的接口能让用户自己加入模块，但是这一点

其实真是很难做到，而且到底做到用户能交互的什么程度也很难把握。据握所知，有搞湍流模型研究的人用PHOENICS实现自己的模型，而边界处理以及数值方法等还是原方程的，据说star－CD也是商用软件中提供给用户自主性比较好的，fluent这方面到底如何就不得而知了，看stipulation所说的似乎也还是有限。因此，我觉得现在还是存在这样的问题：既不能依*商用CFD软件搞研究，但也希望不用反复重复一些繁杂的、没有创造性的工作。

我现在就是用fluent来计算旋转机械的内流场，那就说说旋转机械的流动问

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题吧。fluent中有几种处理旋转机械流动问题的模型，分别为旋转坐标系模型(Rotating Reference Frame)，多参考坐标系模型(MRF)，混和平面模型(Mixing Plane)，滑移网格模型(Sliding Mesh)。其中，旋转坐标系模型仅适用于不考虑定子影响的流场，其思想就是在视转子为静止的旋转坐标系里进行定常计算，计算中考虑惯性力的影响；多参考坐标系模型(MRF)就是在前一模型的基础上考虑了定子对流场的影响，将流场按不同旋转速度划分成几个流动区域，每个区域里用旋转坐标系进行定常计算，在这些流动区域的交界面上强制流动速度的连续；混和平面模型是另一种用定常方法计算定子与转子相互影响下的流场的模型，它在不同流动区域之间的交界面上进行了一定的周向平均，消除了流动本身的非定常性，这种模型要优于MRF模型；滑移网格模型是采用滑移网格技术来进行流场的非定常计算的模型，用它计算的流场最接近于实际的流动，但这种模型需要耗费巨大的机器资源和时间。

关于对商用CFD软件的看法，我比较赞同zzbb的看法，我们可以利用它里面成熟的计算方法，附加上自己提出的一些模型，这样研究问题，可以省很多的精力和时间，对于CFD的发展也是很有好处的。现在的商用软件提供的接口比较少，软件封装的比较死，这样不利于做科学研究，如果可以像linux的发展模式那样发展CFD，大家公开成熟的CFD代码，然后可以通过自由的研究，添加新的功能，相信CFD发展的会更快，不过如果这样，那商用CFD软件就不好赚钱了

至于商用软件开发源代码的问题，实在是不大可能。由于CFD应用很多领域，特别是还与核、航空、汽车等一些非常重要的工程领域相关，一般来说都属于高科技技术，鬼子是不会轻易公开的。比如phoenics早在80年代初就开发完成并应用于工程，但是当时西方就是对共产党国家封闭，禁运，直到1991年（1993？）才有1.x的版本正式到中国。所以这也是我想说的目前存在的矛盾。

那么请问一下fluent所提供的用户接口主要可以做些什么方面的工作呢？

: 加入自己的模型当然是广义的，其实很多东西都可以称作模型。CFD里最经典的算是湍流模型了吧。比如需要修改系数或增加项，对涡粘系数重新计算，就是这种情况。此外还有边界条件的修改等问题。算法也可以算。但这些并不一定是商用软件都能提供的。

对于运用fluent来求解问题，首先要对本身求解的物理模型有充分的了解，只有在这个基础上，才能够选择出正确的，计算模型以及相应的边界条件。对于fluent计算的方法，确实是采用的有限体积法，不过对基于非结构网格的5.X，我个人觉得其采用的应该是同位网格而不是交错网格，因为非结构网格情况下，交错网格的方法处理起来比同位网格方法要复杂很多。一般见到的非结构网格下

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FVM（有限体积法）多半还是采用的同位网格而非交错网格，这个问题还可以进一步探讨。对于非结构网格而言，目前能够做到的离散精度也只能是二阶精度了，再高精度目前还没法做到，或者说还没有做到很实用。

fluent由于其商用性，它的思想就是自己做的很通用，而很少给用户接口，特别在一些核心问题上我们实验室如果真的做论文，就用一个fortran的大程序，是一个博士编的专门求解对称的可压缩n-s方程的看懂了，做一个网格，改改边界条件就能算了，如果需要做相应改动，可以直接该源程序一般，作为研究，重点在研究的物理性质，计算方法，流场结构等所以，不会象做项目那样，物理问题很简单，但是条件，边界很复杂，因此，做研究的程序，一般都在内部的计算方法，物理模型上下功夫而做项目，一般对方关心的是一个结果，而不是具体流场的结构性质。所以，用fluent是非常方便的，比如模拟高速可压缩流场n－s 方程和欧拉方程模拟的力，力矩的结果，几乎没有差别。

第三章,湍流模型

第三章，湍流模型第一节，前言湍流流动模型很多，但大致可以归纳为以下三类：第一类是湍流输运系数模型，是Boussinesq 于1877年针对二维流动提出的，将速度脉动的二阶关联量表示成平均速度梯度与湍流粘性系数的乘积。即： 2 1 21 x u u u t ??=-μρ 3－1 推广到三维问题，若用笛卡儿张量表示，即有： ij i j j i t j i k x u x u u u δρμρ32 -??? ? ????+ ??=''- 3－2 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数t μ的方法。根据建立模型所需要的微分方程的数目，可以分为零方程模型（代数方程模型），单方程模型和双方程模型。第二类是抛弃了湍流输运系数的概念，直接建立湍流应力和其它二阶关联量的输运方程。第三类是大涡模拟。前两类是以湍流的统计结构为基础，对所有涡旋进行统计平均。大涡模拟把湍流分成大尺度湍流和小尺度湍流，通过求解三维经过修正的Navier-Stokes 方程，得到大涡旋的运动特性，而对小涡旋运动还采用上述的模型。实际求解中，选用什么模型要根据具体问题的特点来决定。选择的一般原则是精度要高，应用简单，节省计算时间，同时也具有通用性。 FLUENT 提供的湍流模型包括：单方程（Spalart-Allmaras ）模型、双方程模型（标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现(Realizable)κ-ε模型）及雷诺应力模型和大涡模拟。湍流模型种类示意图第二节，平均量输运方程包含更多物理机理每次迭代计算量增加提的模型选 RANS-based models

雷诺平均就是把Navier-Stokes 方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量两部分。对于速度，有： i i i u u u '+= 3－3 其中，i u 和i u '分别是平均速度和脉动速度（i=1,2,3）类似地，对于压力等其它标量，我们也有： φφφ'+= 3－4 其中，φ表示标量，如压力、能量、组分浓度等。把上面的表达式代入瞬时的连续与动量方程，并取平均（去掉平均速度i u 上的横线），我们可以把连续与动量方程写成如下的笛卡儿坐标系下的张量形式： 0)(=?? +??i i u x t ρρ 3－5 () j i j l l ij i j j i j i i u u x x u x u x u x x p Dt Du -?? +???????????? ????-??+????+??-=ρδμρ32 3－6 上面两个方程称为雷诺平均的Navier-Stokes （RANS ）方程。他们和瞬时Navier-Stokes 方程有相同的形式，只是速度或其它求解变量变成了时间平均量。额外多出来的项j i u u ''-ρ是雷诺应力，表示湍流的影响。如果要求解该方程，必须模拟该项以封闭方程。如果密度是变化的流动过程如燃烧问题，我们可以用法夫雷（Favre ）平均。这样才可以求解有密度变化的流动问题。法夫雷平均就是出了压力和密度本身以外，所有变量都用密度加权平均。变量的密度加权平均定义为： ρρ/~ Φ=Φ 3－7 符号～表示密度加权平均；对应于密度加权平均值的脉动值用Φ''表示，即有： Φ''+Φ=Φ~ 。很显然，这种脉动值的简单平均值不为零，但它的密度加权平均值等于零，即： 0≠Φ''， 0=Φ''ρ Boussinesq 近似与雷诺应力输运模型为了封闭方程，必须对额外项雷诺应力j i u u -ρ进行模拟。一个通常的方法是应用Boussinesq 假设，认为雷诺应力与平均速度梯度成正比，即： ij i i t i j j i t j i x u k x u x u u u δμρμρ)(32 ??+-??? ? ????+??=''- 3－8 Boussinesq 假设被用于Spalart-Allmaras 单方程模型和ε-k 双方程模型。Boussinesq 近似的好处是与求解湍流粘性系数有关的计算时间比较少，例如在Spalart-Allmaras 单方程模型中，只多求解一个表示湍流粘性的输运方程；在ε-k 双方程模型中，只需多求解湍动能k 和耗散率ε两个方程，湍流粘性系数用湍动能k 和耗散率ε的函数。Boussinesq 假设的缺点是认为湍流粘性系数t μ是各向同性标量，对一些复杂流动该条件并不是严格成立，所以具有其应用限制性。

Fluent 学习心得

Fluent 学习心得仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识，并说说哪些用户适合用，哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置，因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程，而且本人也是学力学的，诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟，都不会有很特别的介质，所以设置起来很简单。对我来说，颇费周折的是gambit做图和生成网格，并不是我不会，而是gambit对作图要求的条件很苛刻，也就是说，稍有不甚，就前功尽弃，当然对于计算流场很简单的用户，这不是问题。有时候好几天生成不了的图形，突然就搞定了，逐渐我也总结了一点经验，就是要注意一些小的拐角地方的图形，有时候做布尔运算在图形吻合的地方，容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格，fluent里面的计算方法是有限体积法，而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度，采取了交错网格，这样，计算精度就不会很高。同时由于非结构网格，肯定会导致计算精度的下降，所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义，除非你的网格做的非常好。而且fluent5.5以前的版本（包括5。5），其物理模型，（比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的，所以，对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟，就不适合用。同时gambit做网格，对于粘性流体，特别是计算湍流尺度，或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的，除非是很小的计算区域。所以，用fluent做的比较复杂一点的流场（除了经典的几个基本流场）其计算所得热流，湍流，以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的，这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑，有时候看到很多这样讨论的文章，觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。但是，fluent往往能计算出量级差不多的结果，我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算，高超音速流场，得到的壁面热流，居然在量级上是吻合的，但是，从计算热流需要的壁面网格精度来判断，gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级，我到现在还不明白fluent是怎么搞的。综上，我觉得，如果对付老板的一些工程项目，可以用fluent对付过去，但是如果真的做论文，或者需要发表文章，除非是做一些技术性工作，比如优化计算一般用fluent是不适合的。我感觉fluent做力的计算是很不错的，做流场结构的计算，即使得出一些涡，也不是流场本身性质的反应，做低速流场计算，fluent的优势在于收敛速度快，但是低速流场计算，其大

《FLUENT中文手册(简化版)》

FLUENT中文手册（简化版）本手册介绍FLUENT的使用方法，并附带了相关的算例。下面是本教程各部分各章节的简略概括。第一部分： ?开始使用：描述了FLUENT的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中给出了一个简单的算例。 ?使用界面：描述用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法，还有远程处理与批处理的一些方法。?读写文件：描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。 ?单位系统：描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。 ?使用网格：描述了各种计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。还描述了非一致（nonconformal）网格的使用. ?边界条件：描述了FLUENT所提供的各种类型边界条件和源项，如何使用它们，如何定义它们等 ?物理特性：描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT采用这些信息来处理你的输入信息。第二部分： ?基本物理模型：描述了计算流动和传热所用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）及其使用方法，还有自定义标量的信息。 ?湍流模型：描述了FLUENT的湍流模型以及使用条件。 ?辐射模型：描述了FLUENT的热辐射模型以及使用条件。 ?化学组分输运和反应流：描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法，并详细叙述了prePDF 的使用方法。 ?污染形成模型：描述了NOx和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。第三部分： ?相变模拟：描述了FLUENT的相变模型及其使用方法。 ?离散相变模型：描述了FLUENT的离散相变模型及其使用方法。 ?多相流模型：描述了FLUENT的多相流模型及其使用方法。 ?移动坐标系下的流动：描述单一旋转坐标系、多重移动坐标系、以及滑动网格的使用方法。 ?解法器（solver）的使用：描述了如何使用FLUENT的解法器。 ?网格适应：描述了如何优化网格以适应计算需求。第四部分： ?显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data ?图形和可视化：本章描述了检验FLUENT解的图形工具 ?Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 ?流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 ?并行处理：本章描述了FLUENT的并行处理特点以及使用方法 ?自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT软件。如何使用该手册对于初学者，建议从阅读“开始”这一章起步。对于有经验的使用者，有三种不同的方法供你使用该手册：按照特定程序的步骤从按程序顺序排列的目录列表和主题列表中查找相关资料；从命令索引查找特定的面板和文本命令的使用方法；从分类索引查找特定类别信息（在线帮助中没有此类索引，只能在印刷手册中找到它）。什么时候使用Support Engineer：Support Engineer能帮你计划CFD模拟工程并解决在使用FLUENT 中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用Support Engineer。但是在使用之前有以下几个注意事项：●仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息 ●回忆导致你产生问题的每一步 ●如果可能的话，请记下所出现的错误信息 ●对于特别困难的问题，保存FLUENT出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时，它是最好的资源。

关于Fluent学习的一些建议

关于Fluent学习的一些建议现在组内很多人在大量的使用FLUENT进行CFD计算，并且也经常遇到一些问题，比如什么情况该怎么设置，比如什么东西应该用什么模型比较好。那么实际上大部分问题，大家在帮助中都是能够找到解答的。特别是在刚刚学习FLUENT的阶段，大家遇到的问题也都比较类似，一些经验性的东西，也都被大家直接接受过来使用，比如对于非结构化网格，用node-base的比较好，离散格式要用二阶的比较好等等。实际上，很多问题帮助（user guide）讲的很清楚，只是我们没有好好的利用这个资源。这里将我们刚使用FLUENT 时中会遇到的问题做成一个简单的思考题集，给学习FLUENT的各位一个参考。另外，这里不涉及多相流和UDF内容，如果今后有时间的话，可能会做一个UDF的专题讲解一下。关于下面的一些问题呢，这里不会给出答案，有些问题我们都是习惯性的根据经验设置的。但是，实际上，我们的所有设置都是对方程组、边界条件、迭代方式、离散方式以及收敛条件相关的，所以希望大家看的时候，自己通过思考，把所有的设置参数搞明白、弄清楚，这样才能一定程度上的掌握FLUENT。FLUENT是免去了我们自己编程的一个过程，但如果连内部原理都不清楚的话，随着问题的深入，可能就没法做下去了。最后说明一下，下文中的内容都是FLUENT运算的基本内容，主要是把方程和设置结合了一下，所以老手们可以爽爽的浏览一遍。对于更为具体的FLUENT数据结构的内容，这里并不涉及。由于水平有限，这里只是看着控制版，把想到的问题列出来给大家思考。更深入的内容，大家可以边读user guide边思考。下面的问题，请思考者仔细思考每个问题，对照user guide进行学习，并给自己一个很确定的、能说服自己的答案，有必要的话，可以做记录。再啰嗦两句，好好利用user guide！ 1、算例读取关于算例读取这部分内容，不做太多的说明，太简单了。大家学会下面几个东西就行：如何读取网格、什么是case、什么是data、怎么做自动保存、自动保存面板里的那些参数都是什么意思。 2、你认识的计算流体力学求解的方程都有哪些？请写一下。 3、求解器设定上图就是fluent的求解器solver设定，图中给的是默认状态，请思考下面几个问题 1）什么是pressure based、什么是density based，他们在求解上有什么不同？注意，我们室内计算时常用pressure based，为什么？ 2）求解格式上，虽然pressure based的只有隐式方式，那么什么是隐式(implicit)？ 3）速度形式的absolute和relative有什么差别，影响计算结果么？ 4）Gradient option是什么意思？数值上cell based和node based是什么意思？node based有什么优势？ 5）Solve里面可以设定所求解的是稳态还是非稳态算例，怎么设定？那么非稳态设定时多出来两个选项是什么意思？为什么有人推荐用Frozen Flux格式的非稳态控制方式？ 6）非稳态项的离散形式，FLUENT提供了几种？ 7）对于solver，你还发现那些其他有用的东西？ 4、如何激活能量方程？

FLUENT学习经验总结(狠珍贵,学长传授)

1对于刚接触到FLUENT新手来说，面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help，如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢？答：学习任何一个软件，对于每一个人来说，都存在入门的时期。认真勤学是必须的，什么是最好的学习方法，我也不能妄加定论，在此，我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下，希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计，老师给了我一本书，韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》，当然，学这本书之前必须要有两个条件，第一，具有流体力学的基础，第二，有FLUENT 安装软件可以应用。然后就照着书上二维的计算例子，一个例子，一个步骤地去学习，然后学习三维，再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。不能急于求成，从前处理器GAMBIT，到通过FLUENT进行仿真，再到后处理，如TECPLOT，进行循序渐进的学习，坚持，效果是非常显著的。如果身边有懂得FLUENT的老师，那么遇到问题向老师请教是最有效的方法，碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的，两者结合起来学习效果更好。 2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语：理想流体和粘性流体；牛顿流体和非牛顿流体；可压缩流体和不可压缩流体；层流和湍流；定常流动和非定常流动；亚音速与超音速流动；热传导和扩散等。A.理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）：流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻的两层流体间的相对运动，即相对滑动速度却是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度，或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度变化。实验表明，粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小（实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的），运动的相对速度也不大时，所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的，这样的流体称为理想流体。十分明显，理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言，我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出，真正的理想流体在客观实际中是不存在的，它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。 B.牛顿流体（Newtonian Fluid）和非牛顿流体（non-Newtonian Fluid）：日常生活和工程实践中最常遇到的流体其切应力与剪切变形速率符合下式的线性关系，称为牛顿流体。而切应力与变形速率不成线性关系者称为非牛顿流体。图2-1（a）中绘出了切应力与变形速率的关系曲线。其中符合上式的线性关系者为牛顿流体。其他为非牛顿流体，非牛顿流体中又因其切应力与变形速率关系特点分为膨胀性流体（Dilalant），拟塑性流体（Pseudoplastic），具有屈服应力的理想宾厄流体（Ideal Bingham Fluid）和塑性流体（Plastic Fluid）等。通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等均为非牛顿流体。非牛顿流体的研究在化纤、塑料、石油、化工、食品及很多轻工业中有着广泛的应用。图2-1（b）还显示出对于有些非牛顿流体，其粘滞特性具有时间效应，即剪切应力不仅与变形速率有关而且与作用时间有关。当变形速率保持常量，切应力随时间增大，这种非牛顿流体称为震凝性流体（Rheopectic Fluid）。当变形速率保持常量而切应力随时间减小的非牛顿流体则称为触变性流体（Thixotropic Fluid）。 C.可压缩流体（Compressible Fluid）和不可压缩流体（Incompressible Fluid）：在流体的运动过程中，由于压力、温度等因素的改变，流体质点的体积（或密度，因质点的质量一定），或多或少有所改变。流体质点的体积或密度在受到一定压力差或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。真实流体都是可以压缩的。它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。例如水在100个大气压下，容积缩小0.5%，温度从20°变化到100°，容积降低4%。因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。但是在某些特殊问题中，例如水中爆炸或水击等问题，则必须把液体看作是可压缩的。气体的压缩性比液体大得多，所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。但是如果压力差较小，运动速度较小，并且没有很大的温度差，则实际上气体所产生的体积变化也不大。此时，也可以近似地将气体视为不可压缩的。在可压缩流体的连续方程中含密度，因而可把密度视为连续方程中的独立变量进行求解，再根据气体的状态方程求出压力。不可压流体的压力场是通过连续方程间接规定的。由于没有直接求解压力的方程，不可压流体的流动方程的求解具有其特殊的困难。 D. 层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）：

fluent经验总结

1什么叫松弛因子？松弛因子对计算结果有什么样的影响？它对计算的收敛情况又有什么样的影响？ 1、亚松驰（Under Relaxation）：所谓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，为松驰因子（Relaxation Factors）。《数值传热学-214》 2、FLUENT中的亚松驰：由于FLUENT所解方程组的非线性，我们有必要控制的变化。一般用亚松驰方法来实现控制，该方法在每一部迭代中减少了的变化量。亚松驰最简单的形式为：单元内变量等于原来的值加上亚松驰因子a与变化的积, 分离解算器使用亚松驰来控制每一步迭代中的计算变量的更新。这就意味着使用分离解算器解的方程，包括耦合解算器所解的非耦合方程（湍流和其他标量）都会有一个相关的亚松驰因子。在FLUENT中，所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题，但是对于一些特殊的非线性问题（如：某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题），在计算开始时要慎重减小亚松驰因子。使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。如果经过4到5步的迭代残差仍然增长，你就需要减小亚松驰因子。有时候，如果发现残差开始增加，你可以改变亚松驰因子重新计算。在亚松驰因子过大时通常会出现这种情况。最为安全的方法就是在对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文件，并对解的算法做几步迭代以调节到新的参数。最典型的情况是，亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加，但是随着解的进行残差的增加又消失了。如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算并回到最后保存的较好的数据文件。注意：粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。而且，如果直接解焓方程而不是温度方程（即：对PDF计算），基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值，你可以在解控制面板点击默认按钮。对于大多数流动，不需要修改默认亚松弛因子。但是，如果出现不稳定或者发散你就需要减小默认的亚松弛因子了，其中压力、动量、k和e的亚松弛因子默认值分别为0.2，0.5，0.5和0.5。对于SIMPLEC格式一般不需要减小压力的亚松弛因子。在密度和温度强烈耦合的问题中，如相当高的Rayleigh数的自然或混合对流流动，应该对温度和/或密度（所用的亚松弛因子小于1.0）进行亚松弛。相反，当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时，流动密度是常数，温度的亚松弛因子可以设为1.0。对于其它的标量方程，如漩涡，组分，PDF变量，对于某些问题默认的亚松弛可能过大，尤其是对于初始计算。你可以将松弛因子设为0.8以使得收敛更容易。 SIMPLE与SIMPLEC比较在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法，默认是SIMPLE算法，但是对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果，尤其是可以应用增加的亚松驰迭代时，具体介绍如下: 对于相对简单的问题（如：没有附加模型激活的层流流动），其收敛性已经被压力速

fluent udf学习总结

fluent udf 阶段性小结 ——Flying_U 因工作需要，最近开始学习fluent二次开发功能。现在，根据工作日志将这一段时间主要的学习过程和总结的经验整理如下。学习计划：从4月5号开始，计划花上一个月的时间了解和学习fluent udf的基本知识。目标是能够运用udf初步实现物理模型简化、掌握udf的基本用法并能根据工作需要实现相关udf功能。 4.5-4.6：浏览网站尽可能更多了解udf的知识，结合自己的实际情况分析那些知识是自己需要进一步深入学习的。此阶段总结：1.udf是用户自定义函数的简称，其通过与fluent接口连接实现扩展fluent功能的作用。udf的主要功能有： ●定制边界条件、材料属性、表面和体积反应率、fluent输运方程的源项、用户自定义的标量方程的源项、扩散函数等 ●调整每次迭代后的计算结果 ●初始化流场的解 ●在需要时进行udf的异步执行 ●强化后处理功能 ●强化现有的udf模型 ●传送返回值、修改fluent变量、操作外部文件案例和data文件 2. 自己现在想要实现的是udf功能是定制边界条件、定制fluent输运方程的源项、初始化流场的解和强化后处理功能；（刚开始自己也不太明确自己到底想用udf来做什么，对应上udf的主要功能是哪一部分，然后对自己不懂没理解的功能一一查询。） 3. 有相关资料的渠道有：百度知道，百度文库和doc88。其中，百度文库各种教程最多，百度知道能够快速定位回答具体的问题，doc88资料觉得更深入一些。（对搜集的资料进行及时的整理和归纳对自己学习有很大助力，很多资料都是不完全的或者自己当时没有完全理解的需要不同版本或者前后不同时间段对照着学习。） 4.6-4.9 根据自己的需求在udf帮组手册中查找实例并尝试按实例进行对照练习，初步了解udf相关知识，打通udf实现的过程（udf编写、编译和连接）。主要目的是了解udf的基本用法，初步了解udf宏命令。此阶段总结：1.udf帮助手册里的实例对初学者特别有用，例子难度小，侧重流程和用法。 2. 解释型udf使用基本过程：将物理模型简化，确定udf实现的功能；编制c语言源代码；启动fluent并完成相关设置；加载并解释c语言代码；将udf与fluent相关联。初次尝试觉得难度很小，只是对c语言源程序的边界有点模糊，特别是在语言结构方面。 3. 进行编译型udf使用尝试，根据需要需先安装一个c编辑器，因手头有vs2012所以直接安装vs2012。安装vs2012的过程有点艰辛，因为自己电脑上装过其他的VS版本（未完全卸载），以及其他的一些开源c编辑器（一直在用），安装vs2012过程老是不成功（这里推荐使用vs2008，网上教程较多，出现相关的问题都能较容易地找到方法解决）。最后的解决办法是重装系统（各种尝试都未能解决安装问题后，可能与以前安装过的vs卸载不完全有关），并逐步尝试环境变量的设置。vs2012与fluent环境变量成功设置如下（win7 64位系统）：

fluent计算讨论

建议大家一起讨论一下湍流边界条件该如何设置本人也是刚刚接触Fluent系列软件不久，在应用它来求解CFD问题时遇到了不少问题，也得到了很多宝贵经验，其中湍流边界条件的设置就是一个很棘手的问题。最近对该问题总结经验如下：在入口、出口或远场边界流入流域的流动，FLUENT需要指定输运标量的值。本节描述了对于特定模型需要哪些量，并且该如何指定它们。也为确定流入边界值最为合适的方法提供了指导方针。使用轮廓指定湍流参量在入口处要准确的描述边界层和完全发展的湍流流动，你应该通过实验数据和经验公式创建边界轮廓文件来完美的设定湍流量。如果你有轮廓的分析描述而不是数据点，你也可以用这个分析描述来创建边界轮廓文件，或者创建用户自定义函数来提供入口边界的信息。一旦你创建了轮廓函数，你就可以使用如下的方法： λSpalart-Allmaras模型：在湍流指定方法下拉菜单中指定湍流粘性比，并在在湍流粘性比之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。通过将m_t/m和密度与分子粘性的适当结合，F LUENT为修改后的湍流粘性计算边界值。 λk-e模型：在湍流指定方法下拉菜单中选择K和Epsilon并在湍动能（Turb. Kinetic E nergy）和湍流扩散速度（Turb. Dissipation Rate）之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。λ雷诺应力模型：在湍流指定方法下拉菜单中选择K和Epsilon并在湍动能（Turb. Kin etic Energy）和湍流扩散速度（Turb. Dissipation Rate）之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。在湍流指定方法下拉菜单中选择雷诺应力部分，并在每一个单独的雷诺应力部分之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。湍流量的统一说明在某些情况下流动流入开始时，将边界处的所有湍流量指定为统一值是适当的。比如说，在进入管道的流体，远场边界，甚至完全发展的管流中，湍流量的精确轮廓是未知的。在大多数湍流流动中，湍流的更高层次产生于边界层而不是流动边界进入流域的地方，因此这就导致了计算结果对流入边界值相对来说不敏感。然而必须注意的是要保证边界值不是非物理边界。非物理边界会导致你的解不准确或者不收敛。对于外部流来说这一特点尤其突出，如果自由流的有效粘性系数具有非物理性的大值，边界层就会找不到了。你可以在使用轮廓指定湍流量一节中描述的湍流指定方法，来输入同一数值取代轮廓。你也可以选择用更为方便的量来指定湍流量，如湍流强度，湍流粘性比，水力直径以及湍流特征尺度，下面将会对这些内容作一详细叙述。湍流强度I定义为相对于平均速度u_avg的脉动速度u^'的均方根。小于或等于1%的湍流强度通常被认为低强度湍流，大于10%被认为是高强度湍流。从外界，测量数据的入口边界，你可以很好的估计湍流强度。例如：如果你模拟风洞试验，自由流的湍流强度通常可以从风洞指标中得到。在现代低湍流风洞中自由流湍流强度通常低到0.0

fluent学习心得

1. 分离式求解器和耦合式求解器：都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动，总得来说，计算高速可压时，耦合式求解器更有优势；分离式求解器中有几个模型耦合式求解器中没有，如VOF，多项混合模型等。 2. 对于绝大多数问题，选择1st-Order Implicit就已经足够了。精度要求高时，选择2st-Order Implicit.而Explicit选项只对耦合显式求解器有效。 3. 压力都是相对压力值，相对于参考压力而言。对于不可压流动，若边界条件中不包含有压力边界条件时，用户应设置一个参考压力位置。计算时，fluent强制这一点的相对压力值为0. 4. 选择什么样的求解器后，再选择什么样的计算模型，即通知fluent是否考虑传热，流动是无粘、层流还是湍流，是否多相流，是否包含相变等。默认情况，fluent只进行流场求解，不求解能量方程。 5. 多相流模型：其中vof模型通过单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的容积比来模拟两种或三种不能混合的流体。 6. 能量方程：选中表示计算过程中要考虑热交换。对于一般流动，如水利工程及水力机械流场分析，可不考虑传热；气流模拟时，往往要考虑。默认状态下，fluent在能量方程中忽略粘性生成热，而耦合式求解器包含有粘性生成热。 7. 粘性模型：inviscid无粘计算；Laminar模型，层流模型；k-epsilon（2 eqn）模型，目前常用模型。 8. 材料定义：比较简单 9. 边界条件：见P210-211 10. 给定湍流参数：在计算区域的进口、出口及远场边界，需给定输运的湍流参数。Turbulence specification Method项目，意为让用户指定使用哪种模型来输入湍流参数。用户可任选其一，然后按公式计算选定的湍流参数，并作为输入。湍流强度，湍动能k，湍动耗散率e。 11. 常用的边界条件：压力进口：适用于可压和不可压流动，用于进口的压力一直但流量或速度未知的情况。Fluent 中各种压力都是相对压力值。速度入口：用于不可压流，如果用于可压流可能导致非物理结果。质量进口：规定进口的质量。压力出口：需要在出口边界处设置静压。静压只用于亚音速流动。在fluent求解时，当压力出口边界上流动反向时，就是用这组回流条件。出口回流有三种方式：垂直与边界，给定方向矢量，来自相邻单元。出流：用于模拟求解前流速和压力未知的出口边界。适用于出流面上的流动情况由区域内外推得到，且对上游没影响。不用于可压流动，也不能与压力进口边界条件一起是用。压力远场：只适用于可压气体流动，气体的密度通过理想气体定律来计算。 12. 设置求解控制参数：为了更好的控制求解过程，需要在求解器中进行某些设置，内容包括选择离散格式、设置欠松弛因子、初始化场变量及激活监视变量等。 Fluent允许用户对流项选择不同的离散格式。默认情况下，当是用分离式求解器时，所有方程中的对流相一阶迎风格式离散；耦合式求解时，二阶精度格式，其他仍一阶。对于2D三角形和3D四面体网格，注意要是用二阶精度格式。一般，一阶容易收敛，精度差。欠松弛因子：为了加速收敛，在迭代10次左右后，检查残差是增加还是减小，若增大，则减小欠松弛因子的值；反之，增大它。 Pressure-velocity coupling：包含压力速度耦合方式的列表。该项只在分离式求解器中出现。可选SIMPLE、SIMPLEC、PISO。多数选择simplec，piso算法主要用于瞬态问题的模拟，

FLUENT中常用的湍流模型

The Spalart-Allmaras模型对于解决动力漩涡粘性，Spalart-Allmaras 模型是相对简单的方程。它包含了一组新的方程，在这些方程里不必要去计算和剪应力层厚度相关的长度尺度。Spalart-Allmaras 模型是设计用于航空领域的，主要是墙壁束缚流动，而且已经显示出很好的效果。在透平机械中的应用也愈加广泛。在原始形式中Spalart-Allmaras 模型对于低雷诺数模型是十分有效的，要求边界层中粘性影响的区域被适当的解决。在FLUENT中，Spalart-Allmaras 模型用在网格划分的不是很好时。这将是最好的选择，当精确的计算在湍流中并不是十分需要时。再有，在模型中近壁的变量梯度比在k-e模型和k-ω模型中的要小的多。这也许可以使模型对于数值的误差变得不敏感。想知道数值误差的具体情况请看5.1.2。需要注意的是Spalart-Allmaras 模型是一种新出现的模型，现在不能断定它适用于所有的复杂的工程流体。例如，不能依靠它去预测均匀衰退，各向同性湍流。还有要注意的是,单方程的模型经常因为对长度的不敏感而受到批评，例如当流动墙壁束缚变为自由剪切流。标准k-e模型最简单的完整湍流模型是两个方程的模型，要解两个变量，速度和长度尺度。在FLUENT中，标准k-e模型自从被Launder and Spalding提出之后，就变成工程流场计算中主要的工具了。适用范围广、经济，有合理的精度，这就是为什么它在工业流场和热交换模拟中有如此广泛的应用了。它是个半经验的公式，是从实验现象中总结出来的。由于人们已经知道了k-e模型适用的范围，因此人们对它加以改造，出现了RNG k-e模型和带旋流修正k-e 模型。k-ε模型中的K和ε物理意义：k是紊流脉动动能（J），ε是紊流脉动动能的耗散率（%）；k越大表明湍流脉动长度和时间尺度越大，ε越大意味着湍流脉动长度和时间尺度越小，它们是两个量制约着湍流脉动。 RNG k-e模型 RNG k-e模型来源于严格的统计技术。它和标准k-e模型很相似，但是有以下改进： ?RNG模型在e方程中加了一个条件，有效的改善了精度。 ?考虑到了湍流漩涡，提高了在这方面的精度。 ?RNG理论为湍流Prandtl数提供了一个解析公式，然而标准k-e模型使用的是用户提供的常数。 ?然而标准k-e模型是一种高雷诺数的模型，RNG理论提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。这些公式的效用依靠正确的对待近壁区域这些特点使得RNG k-e模型比标准k-e模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。带旋流修正的k-e模型带旋流修正的k-e模型是近期才出现的，比起标准k-e模型来有两个主要的不同点。 ?带旋流修正的k-e模型为湍流粘性增加了一个公式。 ?为耗散率增加了新的传输方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程。术语“realizable”，意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束，湍流的连续性。带旋流修正的k-e模型直接的好处是对于平板和圆柱射流的发散比率的更精确的预测。而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。带旋流修正的k-e模型和RNG k-e模型都显现出比标准k-e模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。由于带旋流修正的k-e模型是新出现的模型，所以现在还没有确凿的证据表明它比RNG k-e模型有更好的表现。但是最初的研究表明带旋流修正的k-e模型在所有k-e模型中流动分离和复杂二次流有很好的作用。带旋流修正的k-e模型的一个不足是在主要计算旋转和静态流动区域时不能提供自然的湍流粘度。这是因为带旋流修正的k-e模型在定义湍流粘度时考虑了平均旋度的影响。这种额外的旋转影响已经在单一旋转参考系中得到证实，而且表现要好于标准k-e模型。由于这些修改，把它应用于多重参考系统中需要注意。标准k-ω模型标准k-ω模型是基于Wilcox k-ω模型，它是为考虑低雷诺数、可压缩性和剪切流传播而修改的。Wilcox k-ω模型预测了自由剪切流传播速率，像尾流、混合流动、平板绕流、圆柱绕流和放射状喷射，因而可以应用于墙壁束缚流动和自由剪切流动。标准k-e模型的一个变形是SST k-ω模型，它在FLUENT中也是可用的，将在10.2.9中介绍它。剪切压力传输（SST）k-ω模型

fluent使用总结

3.1计算流体力学基础与FLUENT软件介绍 3.1.1计算流体力学基础计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)是利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的数学方程，揭示流体运动的物理规律，研究定常流体运动的空间物理特性和非定常流体运动的时空物理特征的学科[}ss}。其基本思想可以归纳为:把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关十这些离散点上场变量之间的关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值[f=}}l 计算流体力学可以看作是在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下对流动的数值仿真。通过这种数值仿真，可以得到流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度和浓度等)的分布以及这些物理量随时间的变化规律。还可计算出相关的其它物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外，与CAD联合还可进行结构优化设计等。过去，流体力学的研究主要有实验研究和理论分析两种方法。实验研究主要以实验为研究手段，得到的结果真实可信，是理论分析和数值计算的基础，其重要性不容低估。然}fu实验往往受到模型尺寸、流场扰动和测量精度等的限制，有时可能难以通过实验的方法得到理想的结果。此外，实验往往经费投入较大、人力和物力耗费较大及周期较长;理论分析方法通常是利用简化的流动模型假设，给出所研究问题的解析解或简化方程。然}fu随着时代的发展，这些方法已不能很好地满足复杂非线性流体运动规律的研究。理论分析方法的优点是所得结果具有普遍适用性，各种影响因素清晰可见，是指导试验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。但是，它往往要求对计算对象进行抽象和简化，才有可能得出理论解。}fU对十非线性情况，只有少数流动才能得到解析结果。计算流体力学方法很好地克服了前面两种方法的弱点，与传统的理论分析方法、实验研究方法一同组成了研究流体流动问题的完整体系。计算流体力学的发展，先后经历 2 FLUENT软件介绍 FLUENT软件是由美国FLUENT公司开发的著名的CFD计算分析软件，在航空、航天、透平机械、汽车、船舶、机械、化工、石化、计算机、半导体、能源、医学等领域得到了广泛的应用。能够解决流动、传热、化学反应、燃烧、多相流、旋涡流动等问题。 FLUENT软件研究的流动模型包括了定常和非定常流动，层流(包括各种非牛顿流模型)，紊流(包括最先进的紊流模型)，不可压缩和可压缩流动，传热和化学反应等。FLUENT软件设计基于“CFD计算机软件群的概念”，针对每一种流动的物理问题的特点，采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。不同领域的计算软件组合起来，成为CFD软件群，从而高效率地解决各个领域的复杂流动的计算问题，在各软件之间可以方便地进行数值交换，采用统一的前后处理工具，省去了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力用十物理问题本身的探索上。流体有限体积法(Finite V olume Method，简称FVM)是目前计算流体动力学领域内应用最普遍的一种对偏微分方程组的离散方法。FLUENT软件就是采用C语言编写的基于非结构化网格和有限体积法的通用CFD求解器，它推出了多种优化的物理模型，如定常和非定常流动;层流(包括各种非牛顿流模型);紊流(包括最先进的紊流模型);不可压缩和可压缩流动;传热;化学反应等。对每一种物理问题的流动特点，有适合它的数值解法，用户可对显式或隐式差分格式进行选择，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。在FLUENT 5.0之后的版本中，都采用GAMBIT的专用前处理软件。GAMBIT软件是面向CFD的专业前处理器软件，它包含全面的几何建模能力，也可以从主流的CAD/CAE软件导入几何体和网格，GAMBIT强大的布尔运算能力为建立复杂的几何模型提供的极大的方便。GAMBIT功能强大的网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量的网格。GAMBIT中专有的网格划分算法可以保证在较为复杂的几何区域直接划分出高质量的六面体网格。GAMBIT中的TGRID方法可以在极其复杂的几何区域中划分出与相邻区域网格连续的完全非结构化的网格，GAMBIT网格划分方法的选择完全是智能化的，在选择一个几何区域后GAMBIT会自动选择最合适的网格划分算法，使网格划分过程变得极为容易。通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。

Fluent 湍流模型小结

Fluent 湍流模型小结湍流模型目前计算流体力学常用的湍流的数值模拟方法主要有以下三种：直接模拟（direct numerical&Oσλαση; simulation, DNS）直接数值模拟（DNS）特点在湍流尺度下的网格尺寸内不引入任何封闭模型的前提下对Navier-Stokes方程直接求解。这种方法能对湍流流动中最小尺度涡进行求解，要对高度复杂的湍流运动进行直接的数值计算，必须采用很小的时间与空间步长，才能分辨出湍流中详细的空间结构及变化剧烈的时间特性。基于这个原因，DNS目前仅限于相对低的雷诺数中湍流流动模型。另外，利用DNS模型对湍流运动进行直接的数值模拟对计算工具有很高的要求，计算机的内存及计算速度要非常的高，目前DNS模型还无法应用于工程数值计算，还不能解决工程实际问题。大涡模拟(large&Oσλαση; eddy simulation, LES) 大涡模拟（LES）是基于网格尺度封闭模型及对大尺度涡进行直接求解N-S方程，其网格尺度比湍流尺度大，可以模拟湍流发展过程的一些细节，但其计算量仍很大，也仅用于比较简单的剪切流运动及管流。大涡模拟的基础是：湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡造成的，大尺度涡是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。大尺度的涡通过相互作用把能量传递给小尺度的涡，而小尺度的涡旋主要起到耗散能量的作用，几乎是各向同性的。这些对涡旋的认识基础就导致了大涡模拟方法的产生。Les大涡模拟采用非稳态的N-S方程直接模拟大尺度涡，但不计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模拟来考虑，这种影响称为亚格子Reynolds应力模型。大多数亚格子Reynolds模型都是将湍流脉动所造成的影响用一个湍流粘性系数，既粘涡性来描述。LES对计算机的容量和CPU的要求虽然仍然很高，但是远远低于DNS方法对计算机的要求，因而近年来的研究与应用日趋广泛。应用Reynolds时均方程(Reynolds-averaging&Oσλαση; equations)的模拟方法许多流体力学的研究和数值模拟的结果表明，可用于工程上现实可行的湍流模拟方法仍然是基于求解Reynolds时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法，即湍流的统观模拟方法。统观模拟方法的基本思想是用低阶关联量和平均流性质来模拟未知的高阶关联项，从而封闭平均方程组或关联项方程组。虽然这种方法在湍流理论中是最简单的，但是对工程应用而言仍然是相当复杂的。即便如此，在处理工程上的问题时，统观模拟方法仍然是最有效、最经济而且合理的方法。在统观模型中，使用时间最长，积累经验最丰富的是混合长度模型和K-E模型。其中混合长度模型是最早期和最简单的湍流模型。该模型是建立在层流粘性和湍流粘性的类比、平均运动与湍流的脉动的概念上的。该模型的优点是简单直观、无须增加微分方程。缺点是在模型中忽略了湍流的对流与扩散，对于复杂湍流流动混合长度难以确定。到目前为止，工程中应用最广泛的是k-ε模型。另外针对k-ε模型的不足之处，许多学者通过对K-E模型的修正和发展，开始采用雷诺应力模型（DSM）和代数应力模型（ASM）。近年来，DSM模型已用来预报燃烧室及炉内的强旋及浮力流动。很多情况下能够给出优于k-ε模型的结果。但是该模型也有不足之处，首先它对工程预报来说太复杂，其次经验系数太多难以确定，此外，对压力应变项的模拟还有争议。更主要的是，尽管这一模型考虑了各种应变效应，但是其总精度并不总是高于其它模型，这些缺点导致了DSM模型没有得到广泛的应用。总之，虽然从本质上讲DSM模型和ASM模型比k-ε模型对湍流流场的模拟更加合理，但DSM和ASM中仍然采用精度不高的E方程，模型中常数的通用性还没有得到广泛的验证，边界条件不好给定，计算也比较复杂。正因为如此，目前用计算解决湍流问题时仍然采用比较成熟的K-E模型。需要注意的是： 1、大涡模拟有自己的亚格子封闭模型，这和k-ε模型完全是两回事。LES的亚格子模型表