fluent问题

其实湍流粘性比受限制这个问题很常见，我分析出现这个原因主要有两个：

1：源项或者方程边界设置有错误

Error: Floating point error: invalid number

Error Object: ()

这个问题就是比较通俗的随之而来的错误，其实就是我们常说的溢出，分为上溢出和下溢出，这个不是调整solve-limit-viscosity ratio可以解决的，具体形成原因在FAQ中有比较详细的说明。

当边界条件设置不合理，如动量方程源项很大（出现异常的局部速度等等），不合理的边界处理等，或者某些情况下的亚松弛因子过大也会导致出现溢出。

之所以谈到溢出这个问题，最后是为了说明在修改solve-limit-viscosity ，不可盲目，默认值一般是最佳值。

一些情况下，手动修改湍流方程进行计算的时候，也会导致这一问题。

2：湍流边界条件的不合理

这个就是最常见的原因，也是FAQ中的解释。

边界及初值选择合适的湍流强度和湍流尺度，或者合适和K或者E，对收敛起着非常重要的作用。

给定的参数不合理，就会有湍流粘性比受限制的警告，具体怎么设置，可以参见FLUENT

的湍流模拟的HELP，有详细的步骤。

原因: 数据矩阵求解过程中出现的问题。

方法:1、检查网格质量。

2、检查边界条件和初始条件。

3、对问题进行深入分析，对比模拟情况与真实情况之间的差距。

怎么去掉FLUENT图形显示的黑色背景，一般都建议用抓图后反色背景。另外还有数据显示范围比较小，数据显示相同，色轴没有差别的情况。本人通过摸索，发现这两个问题可以直接在FLUENT里设置file---hardcopy--preview---no 就可以把背景设置为白色，还原黑色设置相同。display--colormap--precision 可以修改显示的精度，默认是2，即有2位小数。可以根据需要修改为理想的精度。

如果需要输出白色背景，不需要设置，只需要在标题栏上点右键，然后选择“copy to clipboard”就行了，然后直接粘贴，图像就是白色背景。

对于图像显示不清楚的，如果只是电子版的，默认就行了。如果是需要打印出来（比如说论文什么的），需要在标题栏上点右键，选择“page setup”，

然后在picture format中选择vector，这样复制的图片虽然在word中看这不怎么清晰，但是打印出来的话是相当清晰，细腻的

最大计算步数（Max. Number Of Steps）

以求解颗粒轨道时，允许的最大时间步数。当某个颗粒轨道计算达到此时间步数时，FLUENT 就自动中止了此颗粒的轨道计算，输出时，此颗粒被标记为“incomplete”。对最大时间步数的规定消除了对某些在流场中不停循环的颗粒的无休止的计算。但是，对于缺省的500 步的最大时间步数，很多问题的计算都不止这么多。这种情况下，当颗粒信息在输出时被标记未完成，而实际颗粒并不是在流场中无休止的打转，那么，用户可以增加最大时间步数（最多增加到109）。积分尺度（Length Scale）

控制颗粒运动方程中的积分时间步长。此步长在FLUENT 中有一个长度标尺L 和颗粒速度（）连续相速度（）确定：

（19.12.1）

其中L 为由用户定义的长度标尺。与积分时间步长成正比，并且等于在颗粒运动方程求解之前以及颗粒轨迹未更新之前，颗粒所穿过的距离。较小的长度标尺意味着更高的颗粒轨道以及相应的离散相的传热、传质相间耦合的求解精度。（需要注意的是，当颗粒进出计算控制体时，均需要计算颗粒的位置。即使用户设定了很大的长度标尺，用于积分计算的时间步仍然会保证颗粒在一个步长内穿越单个计算网格）。

当激活Specify Length Scale 选项时，Discrete Phase Model 面板中的Length Scale 就会出现。

FLUENT 给予某个特征时间来计算积分时间步长。此特征时间由颗粒穿越当前连续相计算网格所需时间来估计。若此估计时间记为，那么FLUENT 说确定的积分时间为：

其中，为步长因子（Step Length Factor），由方程定义。与积分时间步长成反比，并且大致等于颗粒穿越计算网格所需要的时间步数。步长因子越大，则积分时间步长越短。缺省的步长因子为20。

设定上述各个参数的一个简便方法是，若用户希望颗粒穿越长度为D的计算域，那么用长度标尺乘以最大积分时间步数，其结果应该大致等于D。

集中压力和密度的设定

Fluent内部计算采用的都是相对压强。在Define——Operating Conditions…中，所示的Operating Pressure是操作压强。默认的操作压强为一个大气压101325Pa. 下面叙述一下笔者对采用Operating Pressure原因的理解。

在计算低马赫数的流动中，流体流速相对声速较低，这样在流动过程中产生的压力降或者说压力变化相对于流体的静压来讲是很小的。因为在流动中有压力相对变化和马赫数的平方在一个数量级。笔者通常这样理解压力变化的缘由：粘性力、体积力、电磁力等有些力是无法避免的，这些力在会改变流动流体的动量和能量。在流动过程中，流体又遵循能量守恒和动量守恒。速度的变化还和当地的流动截面有关，因为流动还要求质量守恒。速度和压力是不可分割的。压强的存在时刻使得能量和动量守恒。笔者认为压强的存在是一种调配功能，它体现的是一个因变量的作用，用以平衡各项，使得流动遵守三大定律。但流动同时是耦合的，压强的作用当然不仅仅是这些。温度的改变、速度梯度的变化还直接影响密度、粘性和粘性应力，这样所有的力都和速度产生了关联。力和能量是无法分割的，和动量更是有直接关系。再表前题，压力的相对变化和马赫数的平方成正比，当Ma<<1时，

ΔP/P∝Ma2<<1,这样在求解方程的时候如果所有节点的压力仍然采用P就会产生相当大的舍入误差。因此Fluent特地在Operating Conditions…面板设置了Operating Pressure选项，如此在内部的计算过程中，所有节点的压力将首先减去该值（默认为101325Pa）然后进行计算。熟悉控制方程的读者都知道，压力在所有方程中都是以相对量或者变化量出现的，故此这样处理并不是更改方程，而是在方程的两端都减去了一个常数值，使得所解的压力变化和在方程中的压力值处在一个数量级，这样，在迭代的过程中舍入误差将会大大减小。

当选用的计算流体为可压缩流体（ideal gas等）时，会出现如下警示：Warning: Velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flow problems. Please change the boundary condition types used for this problem.

即速度入口的边界条件不适用于可压缩流体问题，如果忽略该警示而继续计算，那么计算结果是没有意义的。这是因为可压缩流体的密度与压力直接相关，速度入口无法准确提供入口工质所处压力，因此其密度不具备可信度，计算所得自然无意义。此时，可以采用将入口边界设置为Pressure-inlet。

需要注意，在设置了Operating Pressure之后，一些边界条件的设置面板上还会出现gauge pressure 选项，这其实是顾及了一些位置的压力变化，因为有些入口或者边界的压力可能并不是当初设定的Operating Pressure，工况千变万化，Fluent 为了减小自己本身的计算量和提高对实际情况的仿真程度，设定了这一选项。比如已经设定了Operating Pressure 为101325 Pa，但由于某种原因你的压力出口处

压力并非101325，而是201325，这个时候就需要设置gauge pressure为201325 - 101325 = 100000.

界面上显示的Supersonic（超音速的；超声波的）/Initial Gauge Pressure指静压强。可能表示的是流体静止时总压相对于操作压强的值，静压Ps按可压缩等熵流动关系式，根据总压Po、M数计算：

Po/Ps=(1+(k-1)/2*M^2)^(k/(k-1))

k为气体绝热指数。Gauge Total Pressure 指的是总压。根据可压缩流体的等熵过程可知，流体的运动将使得总压加大，而且已经有公式可以计算。计算所得的总压减去操作压强极为要设置的值。

对于操作密度（operating density）的设置，Fluent 的帮助文档中提到，如果并没有使用波斯尼斯假设（Boussinesq approximation）而所求解的场又有重力和流动，那么推荐设定operating density。在默认情况下，fluent通过遍历流体区域求得的密度的均值作为operating density，是以在具有流动的算例中，即使不设定operating density，系统也会自行设定。而往往通过显示地自定义操作密度会达到更好收敛效果。

operating density在fluent中的调用过程如下：在动量方程或者能量方程中，压力项重定义为：

p=p-（operating density）*g*h

笔者自己理解的是，fluent将重力中恒定的那一部分影响集成到了压力梯度中，通过压力修正方式解算出压力场和速度场之后，再把压力中减去的那部分重力影响加上。

设定的操作密度就以流动区域的平均密度为准即可。设置的大小本质上不影响求解的流场结果，但会影响压力场。