大涡模拟fluent动量格式
大涡模拟fluent动量格式
【原创版】
目录
1.大涡模拟的概述
2.Fluent 软件的介绍
3.大涡模拟中的动量格式
4.动量格式在大涡模拟中的应用
5.结论
正文
一、大涡模拟的概述
大涡模拟是一种用于研究流体运动的数值模拟方法。在计算机科学发展的过程中，人们为了更好地理解流体的运动规律，提出了大涡模拟的思想。该方法通过将流体运动中的大尺度涡旋与小尺度涡旋分离，然后对大尺度涡旋进行数值模拟，从而获得流体运动的整体特征。大涡模拟在气象学、海洋学、航空航天等领域具有广泛的应用。
二、Fluent 软件的介绍
Fluent 是一款专业的流体动力学模拟软件，可以用于模拟各种流体
运动问题，如湍流、热传导、化学反应等。Fluent 软件采用计算流体动
力学（CFD）方法，可以模拟流体在各种几何形状和物理条件下的运动状态。此外，Fluent 还具有强大的图形功能，可以直观地显示流场的压力、速度、温度等物理量。
三、大涡模拟中的动量格式
在大涡模拟中，动量格式是用于描述流体运动中动量传递的数学方程。动量格式主要包括以下几个方面：
1.质量守恒：描述流体在运动过程中质量的守恒原理，即流入和流出一个体积元的质量之和保持不变。
2.动量守恒：描述流体在运动过程中动量的守恒原理，即流入和流出一个体积元的动量之和保持不变。
3.能量守恒：描述流体在运动过程中能量的守恒原理，即流入和流出一个体积元的能量之和保持不变。
四、动量格式在大涡模拟中的应用
在大涡模拟中，动量格式主要用于计算流体运动的速度、压力等物理量。通过动量守恒方程，可以求解出流体运动的速度场；通过质量守恒方程，可以求解出流体运动的压力场。此外，动量格式还可以用于研究流体运动中的湍流现象、热传导等问题。
五、结论
大涡模拟是一种重要的流体动力学研究方法，Fluent 软件为大涡模拟提供了强大的计算支持。动量格式是大涡模拟中描述流体运动规律的核心方程，通过求解动量格式，可以获得流体的速度、压力等物理量。
(完整word版)大涡模拟亚格子模型
众所周知，求解紊流问题的困难主要来自于两方面，一是紊流的非线性特征难以数值模拟，二是紊流脉动频率谱域极宽，数值模拟技术难以模拟出连续变化的各级紊流运动。由于工程应用中人们对紊流运动的时间平均效应较为关心，所以目前常用的紊流模型，大都以雷诺时间平均为基础而获得的。雷诺时均的过程抹平了紊流运动的若干微小细节，模型模化过程带有很多人为因素。因此，封闭雷诺时均方程的各类紊流模型对复杂精细的紊流结构例如绕流体的流动分离、卡门涡街等流动现象的模拟能力还很有限。随着计算机的计算速度和计算容量的大幅度提高，已有一些研究机构对Navier-stokes方程不作任何形式的模化和简化，利用极为细密的网格直接数值求解N-S 方程，这就是直接数值模拟(Directly Numerical Simulation，简称DNS)。但目前普通的研究者尚无法实现DNS ，而介于DNS 和雷诺时均方法之间的大涡模拟(Large Eddy Simulation，简称LES)方法，由于其较雷诺时均理论更为精细且在常规的计算机上即可实现，因而已在计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)界逐渐兴起并发展成为最有发展潜力的紊流数值求解方法[1-6]。 目前对温度振荡的研究多采用大涡模拟（LES）和直接模拟（DNS）方法，直接数值模拟（DNS）方法就是直接用瞬时的纳维斯托克斯方程对湍流进行数值计算。直接数值模拟的最大好处是无需任何简化或近似湍流流动，理论上可以得到较准确的计算结果。但是实验测试表明，直接数值模拟对计算机的要求非常高，目前的硬件条件无法满足大区域的计算，只能应用于小区域简单湍流计算，尚未用于大规模的工程计算，而LES方法相对来讲已得到成熟的发展。因此，本文选取LES方法及Smagoringsky-Lilly亚格子尺度模型来模拟温度振荡现象。 大涡模拟是介于直接数值模拟（DNS）与Reyno1ds平均法（RANS）之间的一种湍流数值模拟方法。在数值模拟湍流运动时，只计算比网格尺寸大的漩涡，通过纳维斯托克斯方程直接算出来，小尺度涡则可以用一个模型来表现出来，仅起到耗散作用，它们几乎是各项同性的。因此LES方法旨在用非稳态的N-S方程模拟大尺度涡，但不直接计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似模型来考虑，这种影响可以用一个湍流粘性系数来描述。 大涡数值模拟的基本思想是直接计算大尺度脉动，用近似模型计算小尺度脉动，实现大涡数值模拟最重要的就是将直接大尺度脉动和小尺度脉动分离。
湍流模型-大涡模拟
1 大涡模拟 目前计算机的计算能力仍对数值模拟紊流时所采用的网格尺度提出了严格的限制条件。人们可以获得尺度大于网格尺度的紊流结构，但却无法模拟小于该网格尺度的紊动结构。大涡模拟的思路是：直接数值模拟大尺度紊流运动，而利用次网格尺度模型模拟小尺度紊流运动对大尺度紊流运动的影响[2]。大涡模拟较直接数值模拟占计算机的内存小，模拟需要的时间也短，并且能够得到较雷诺平均模型更多的信息。所以随着计算机的发展，大涡模拟越来越收到国内外研究者的关注，并且认为大涡模拟将是最有前景的湍流模型。 使用大涡模拟的时候，要注意以下4个问题[3]: 1) 用于N-S 方程进行过滤的函数。 2) 彻底经过经验封闭的模型(包括传统亚格子模型和其它封闭方法)。 3) 足够多的边界条件和初始条件。 4) 使控制方程在空间和时间上离散的合适数值方法。 不可压缩常粘性系数的紊流运动控制方程为N-S 方程[4]： (1-1) 式中：S 拉伸率张量，表达式为：2/)//(i j j i ij x u x u S ∂∂+∂∂=；γ分子粘性系数；ρ流体密度。根据LES 基本思想，必须采用一种平均方法以区分可求解的大尺度涡和待模化的小尺度涡，即将方程(1-1)中变量u 变成大尺度可求解变量u 。 与雷j ij i j j i i x S x P x u u t u ∂∙∂+∂∂-=∂∂+∂∂)2(1γρ
诺时间平均不同的是LES 采用空间平均方法。设将变量i u 分解为方程(1-1)中i u 和 次网格变量(模化变量)'i u ,即'+=i i i u u u ,i u 可以采用leonard 提出的算式表示 为: (1-2) 式中)(x x G '-称为过滤函数，显然G(x)满足 常用的过滤函数有帽型函数(top —hat)、高斯函数等。帽型函数因为形式简单而被广泛使用 (1-3) 这里∆为网格平均尺度，三维情况下，3/1321)(∆∆∆=∆，1∆，2∆，3∆分别为x 1，x 2，x 3 方向的网格尺度。当0→∆时，LES 即转变为DNS 。 将过滤函数作用与N-S 方程的各项，得到过滤后的紊流控制方程组： (1-4) 由于无法同时求解出变量i u 和j i u u ，所以将j i u u 分解成ij j i j i u u u u τ+∙=，ij τ即称为次网格剪切应力张量(亦称为亚格子应力)。 由此动量方程又可写成： (1-5) 式中ij τ代表了小窝对大涡的影响。 上述叙述的过滤器属于非均匀过滤器，实际应用中还有均匀过滤器，例如盒式过滤器、高斯过滤器、谱空间低通过滤器等等。 为了能够对ij τ进行模化，学者们提出了亚格子模型。 2 亚格子模型 大涡模拟的基本思想就是对可解尺度湍流(或者讲大尺度湍流)直接数值求解，但对不可解尺度湍流对可解湍流的影响由亚格子模型进行模化。亚格子模型一般x d x u x x G x u i i '''-= ⎰+∞∞-)()()(⎰+∞∞-=1)(dx x G ⎪⎩⎪⎨⎧∆>'-∆≤'-∆='-2/02//1)(x x x x x x G j ij i j j i i x S x P x u u t u ∂∙∂+∂∂-=∂∂+∂∂) 2(1)(γρj ij j ij i j j i i x x S x P x u u t u ∂∂-∂∂+∂∂-=∂∙∂+∂∂τγρ)2(1)(
大涡模拟使用二阶格式
大涡模拟使用二阶格式 摘要： 1.大涡模拟的概述 2.二阶格式的定义和应用 3.大涡模拟中二阶格式的具体应用 4.二阶格式在大涡模拟中的优势 5.未来发展趋势和挑战 正文： 一、大涡模拟的概述 大涡模拟（LES，Large Eddy Simulation）是一种用于研究流体运动的数值模拟方法。这种方法通过计算机模拟流体中的大尺度涡旋结构，以揭示流体运动的基本规律。大涡模拟在气象学、海洋学、航空航天等领域具有广泛的应用价值。 二、二阶格式的定义和应用 在数值模拟中，格式的选择对模拟结果的精度和稳定性具有重要影响。二阶格式是一种常见的格式，它通过对涡旋的二次幂项进行建模，能够较为准确地描绘流体涡旋的演化过程。二阶格式在许多数值模拟领域得到了广泛应用，如大气模拟、海洋模拟等。 三、大涡模拟中二阶格式的具体应用 在大涡模拟中，二阶格式被用于描述流体涡旋的演化过程。通过对涡旋的二次幂项进行建模，二阶格式能够较为准确地描绘大尺度涡旋的结构和演化规律。这使得大涡模拟在许多情况下能够得到比其他模拟方法更为准确的结果。
四、二阶格式在大涡模拟中的优势 相较于其他格式，二阶格式在大涡模拟中具有以下优势： 1.较高的模拟精度：二阶格式能够较为准确地描绘流体涡旋的结构和演化规律，从而使得模拟结果具有较高的精度。 2.较好的稳定性：二阶格式对涡旋的二次幂项进行建模，使得模拟过程中涡旋的能量耗散较为缓慢，从而有利于模拟的稳定性。 3.适用性广泛：二阶格式不仅适用于大气模拟，还可以应用于海洋模拟等领域，具有广泛的应用价值。 五、未来发展趋势和挑战 随着计算机技术的不断发展，大涡模拟在未来将面临更多的发展机遇和挑战。
FLUENT软件实际入门操作
求解技术（Solve） Solve>Controls>Solution… 计算格式的选择 一阶迎风格式：适用于流动方向与网格方向基本一致，结构化网格。具有稳定性高，计算速度快的优点。在网格方向与流动方向不一致时，产生的数值误差比较大。 二阶格式：计算时间比较长，收敛性差。 合适的计算方式：在计算开始时先用一阶格式进行计算以获得一个相对粗糙的解，在计算收敛后再用二阶格式完成计算以提高解的精度。避免二阶格式收敛性差、计算时间长的问题，也避免了一阶格式在复杂流场计算中数值误差大的问题。QUICK格式：对于结构网格计算旋转流动问题时，计算精度高，但在其它情况下，QUCIK格式的精度与二阶格式相当。 指数律格式：与一阶格式精度基本相同。 中心差分：在LES湍流模型中使用，且应该在网格足够密集、局部Peclet数小于1的情况下使用。 压强插值格式的选择 1在彻体力对流场有很大影响的情况下，应该选择彻体力加权（body-force-weighted）格式。 2 在流场中有涡量很大的集中涡、高雷诺数自然对流、高速旋转流、多孔介质，以及流线曲率很大时，应该选择PRESTO!格式。 3 对于可压流，应该使用二阶格式。 4 二阶格式不能用于多孔介质计算和多相流计算中的混合物模型及VOF 模型。在其他情况下，为了提高精度可以选用二阶格式。 密度插值格式的选择 在用分离算法计算单相可压流时，有三种密度插值格式可供选择，即一阶迎风格式、二阶格式和QUICK 格式。一阶迎风格式具有良好的稳定性，但是在计算带激波的可压流时，会对激波解产生“抹平”作用，因此应该选用二阶格式或QUICK 格式。在用四边形网格、六面体网格或混合网格计算带激波的流动时，最好使用QUICK 格式计算所有变量。需要注意的是，在计算可压多项流时，只能用一阶迎风格式计算可压缩相的流动。
fluent介绍
第1章绪论 FLUENT是世界领先的CFD软件，在流体建模中被广泛应用。由于它一直以来以用户界面友好而著称，所以对初学者来说非常容易上手。FLUENT的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。本章简要介绍CFD的基本概念及原理，并阐述FLUENT的基本特点及分析思路。 CFD软件简介。 FLUENT的功能和特点。 FLUENT 6.3流体分析过程。 1.1 CFD软件简介 1.1.1 CFD概述 CFD是计算流体动力学的简写(Computational Fluid Dynamics)，其基本的定义是通过计算机进行数值计算和图像显示，分析包含流体流动和热传导等相关物理现象的系统。CFD进行流动和传热现象分析的基本思想是用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替将空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场；然后，按照一定的方式建立这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，通过求解代数方程组获得场变量的近似值。 CFD可以看成在流动基本方程(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模拟。通过这种数值模拟，得到复杂问题基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)在流场内各个位置的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定旋涡分布特性、空化特性及脱流区等。还可据此算出相关的其他物理量，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。 CFD具有适应性强、应用面广的优点。由于流动问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状和边界条件复杂，很难求得解析解，只有用CFD方法才有可能找出满足工程需要的数值解；而且，可利用计算机进行各种数值试验，例如，选择不同流动参数进行物理方程中各项有效性和敏感性试验，从而进行方案比较。另外，CFD方法不受物理模型和实验模型的限制，省钱省时，有较多的灵活性，能给出详细和完整的资料，很容易模拟特殊尺寸、高温、有毒、易燃等真实条件和实验中只能接近而无法达到的理想条件。 CFD也存在一定的局限性。首先，数值解法是一种离散近似的计算方法，依赖于物理上合理、数学上适用，适合于在计算机上进行计算的离散的有限数学模型，且最终结果不能提供任何形式的解析表达式，只是有限数量离散点上的数值解，并有一定的计算误差；其次，它不像物理模型实验一开始就能给出流动现象并定性地描述，往往需要由原体观测或物理模型试验提供某些流动参数，并需要对建立的数学模型进行验证；而且程序的编制及资料的收集、整理与正确利用，在很大程度上依赖于经验与技巧。此外，因数值处理方法等原因有可能导致计算结果的不真实，例如产生数值粘性和频散等伪物理效应。最后，CFD涉及到大量数值计算，需要较高的计算机软硬件配置。
大涡模拟
大涡模拟,英文简称LES(Large eddy simulation),是近几十年才发展起来的一个流体力学中重要的数值模拟研究方法。它区别于直接数值模拟(DNS)和雷诺平均(RANS)方法。其基本思想是通过精确求解某个尺度以上所有湍流尺度的运动，从而能够捕捉到RANS方法所无能为力的许多非稳态，非平衡过程中出现的大尺度效应和拟序结构，同时又克服了直接数值模拟由于需要求解所有湍流尺度而带来的巨大计算开销的问题，因而被认为是最具有潜力的湍流数值模拟发展方向。 由于计算耗费依然很大，目前大涡模拟还无法在工程上广泛应用，但是大涡模拟技术对于研究许多流动机理问题提供了更为可靠的手段，可为流动控制提供理论基础，并可为工程上广泛应用的RANS方法改进提供指导。 大涡模拟方法 其主要思想是大涡结构（又称拟序结构）受流场影响较大，小尺度涡则可以认为是各向同性的，因而可以将大涡计算与小涡计算分开处理，并用统一的模型计算小涡。在这个思想下，大涡模拟通过滤波处理，首先将小于某个尺度的旋涡从流场中过滤掉，只计算大涡，然后通过求解附加方程得到小涡的解。过滤尺度一般就取为网格尺度。显然这种方法比直接求解RANS 方程和DNS 方程效率更高，消耗系统资源更少，但却比湍流模型方法更精确。 大涡模拟的基本操作就是低通滤波。一个LES滤波器可以被用在时空场Φ（x,t）中实现时间滤波或空间滤波或时空滤波
扬州大学 大涡模拟理论及应用 紊流力学 大涡模拟理论及应用 一、概述 实际水利工程中的水流流动几乎都是湍流。湍流是空间上不规则和时间上无秩序的一种非线性的流体运动，这种运动表现出非常复杂的流动状态，是流体力学中有名的难题。100 多年来无数科学家投身到它的研究当中，从1883 年Reynolds 开始的层流过渡到湍流的著名圆管实验到现在，对湍流的基础理论研究呈现出多个分支，其主要方向有：湍流稳定性理沦、湍流统计理论、湍流模式理论、湍流实验、切变湍流的逆序结构、湍流的大涡模拟和湍流的直接数值模拟。在这些方向当中，比较有代表性的是湍流模式理论。但它的平均运算却将脉动运动的全部行为细节一律抹平，丢失了包含在脉动运动中的大量有重要意义的信息，而且各种湍流模型都有一定的局限性、对经验数据非常依赖、预报程度较差。近代计算机技术的飞速发展给人们提供了解决湍流问题的新途径，公认比较有前途的是大涡模拟和直接数值模拟。但由于受到计算机速度和容量的限制，直接数值模拟还仅限于低雷诺数的流动，对于高雷诺数的完全数值模拟目前还不可能。而大涡模拟是介于直接数值模拟和湍流模式理论之间的折衷物，由于其具有较少的计算消耗和较高的计算精度，正显示出越来越强的生命力。 二、大涡模拟
大涡模拟fluent动量格式
大涡模拟fluent动量格式 （原创版） 目录 1.大涡模拟的概述 2.Fluent 软件的介绍 3.大涡模拟中的动量格式 4.动量格式在大涡模拟中的应用 5.结论 正文 一、大涡模拟的概述 大涡模拟是一种用于研究流体运动的数值方法，它通过将流体运动方程进行离散化处理，利用计算机求解得到流场各个点的流速、压力等物理量。大涡模拟可以分为欧拉模型和雷诺模型两大类，其中欧拉模型主要包括大涡模拟（LES）和小涡模拟（SGS），而雷诺模型则包括雷诺平均 N-S 方程（RANS）和大涡模拟（LES）等。 二、Fluent 软件的介绍 Fluent 是一款基于计算流体力学（CFD）的商业软件，广泛应用于工程领域中流体流动、传热和化学反应等过程的数值模拟。Fluent 软件采用欧拉模型进行大涡模拟，可以模拟流场中的湍流现象，得到较为准确的流体动力学特性。 三、大涡模拟中的动量格式 在大涡模拟中，动量格式是用于描述流体运动方程中动量守恒定律的数学表达式。动量格式包括分子宏观平均速度、湍流宏观平均速度和湍流微观速度等物理量。在 Fluent 软件中，动量格式采用欧拉模型进行离散化处理，可以模拟流场中的湍流现象。
四、动量格式在大涡模拟中的应用 动量格式在大涡模拟中的应用主要体现在以下几个方面： 1.湍流运动的模拟：动量格式可以描述流场中湍流运动的宏观和微观特征，从而模拟出流场中的湍流现象。 2.湍流能量的传递：动量格式可以计算流场中湍流能量的传递过程，从而得到流场中湍流能量的分布特征。 3.流场中物体的受力分析：动量格式可以用于计算流场中物体的受力分析，从而得到物体在流场中的受力特性。 五、结论 大涡模拟是一种重要的流体运动数值方法，Fluent 软件作为一款基于计算流体力学的商业软件，可以采用欧拉模型进行大涡模拟，模拟流场中的湍流现象。
fluent 二维大涡模拟命令
fluent 二维大涡模拟命令 Fluent（通常称为ANSYS Fluent）是一种基于计算流体动力学（CFD）的软件，它使用数值方法解决流体力学和热力学方程。Fluent支持多个求解器，包括稳态、非稳态、可压缩和不可压缩流体求解器。其中，二维大涡模拟（Large Eddy Simulation，LES）是一种 用于模拟湍流流动的CFD方法，通过分解流体的速度场为大尺度和小尺度来模拟湍流流动。本文将介绍Fluent中二维大涡模拟的相关命令。 1. 设定模拟参数 在开始二维大涡模拟前，需要设定一些模拟参数，包括流体属性和边界条件。在 Fluent中，通过以下命令可以设定流体属性和边界条件： （1）设定流体属性 DEFINE > MODELS > VISCOSITY 2. 定义二维网格 在进行CFD模拟前，需要先定义计算网格，以便数值求解器能够在其上执行算法。在Fluent中，通过以下命令定义二维网格： （1）导入二维网格 FILE > IMPORT > MESH 3. 指定求解器 有关Fluent的求解器已经在第一段中提到。在进行二维大涡模拟时，可以选择可压缩或不可压缩流体求解器作为替代。 （2）可压缩流体求解器 SOLVE > COMPRESSIBLE FLOW/HEAT TRANSFER > STEADY 模拟模型是模拟过程中使用的具体模型。在Fluent中，用户可以选择不同的模拟模型。 （1）可分离流边界层（Detached Eddy Simulation，DES） MODEL > VISCOSITY > DES （2）壁面函数（Wall Function）
MODEL > VISCOSITY > WALL FUNCTION 在进行CFD模拟时，需要设定一些计算参数以控制模拟进程，以及获得所需的结果。在Fluent中，用户可以使用以下命令设定计算参数： 6. 运行模拟 在完成所有设定后，可以通过以下命令在Fluent中运行二维大涡模拟： SOLVE > EXECUTE COMMAND FILE > RUN 此时，Fluent将自动执行过程，直至收敛或达到设定的计算时间。在模拟结束后，用户可以通过以下命令保存结果： 结论： Fluent是一个功能强大的CFD软件，可以用于模拟各种流体力学问题。通过本文介绍的命令，用户可以在Fluent中进行二维大涡模拟，并获得所需的结果。当然，如何准确选择模拟模型和设定模拟参数也十分重要。通过不断地学习和实践，我们可以在Fluent中获得更好的模拟结果。
fluent二维大涡模拟命令
fluent二维大涡模拟命令 Fluent是流体动力学模拟软件的一种，它提供了二维大涡模拟命令用于模拟二维涡旋动力学过程。本文将分步骤阐述如何使用Fluent 二维大涡模拟命令。 第一步，打开Fluent软件。进入“File”菜单，选择“New”打 开一个新的工作文件。在Fluent主界面的左侧面板选择“2D”选项卡，然后选择“Viscous”和“Steady”选项后点击“Create/Edit”按钮。 第二步，进入“Grid”界面。在“Mesh”选项卡中选择“2D Mesh”菜单，选择“Triangle”网格类型。随后，选择“Mechanical”类型并调整所需参数，包括网格的大小、分辨率、以及其他关键点的 划分数量。最后，点击“Generate Mesh”按钮生成网格。 第三步，设置边界条件。在Fluent主界面的左侧面板选择“Boundary Conditions”选项卡。根据需要设置边界条件，包括入口 和出口边界、容器壁边界和物体边界。基本的物理条件包括质量流速、温度和密度。 第四步，设置模拟参数。在Fluent主界面的左侧面板选择“Solution”选项卡。首先选择“Viscous”和“Steady”选项，然后 在“Methods”菜单中选择“Unsteady”. 调整所需参数并计算时间， 包括时间步长和计算时间范围。 第五步，开始求解二维大涡模拟。在Fluent主界面的左侧面板 选择“Compute”选项卡，点击“Start Calculation”按钮开始求解。 第六步，查看二维大涡模拟结果。在Fluent主界面的左侧面板 选择“Graphics”选项卡。根据需要选择显示不同的结果，包括速度 分布、温度变化、实体形态等等。 以上是使用Fluent二维大涡模拟命令的步骤。通过学习和实践，我们可以使用Fluent来分析和解决各种相关的物理、化学和工程问题。
大涡模拟fluent动量格式
大涡模拟fluent动量格式 摘要： I.引言 A.大涡模拟介绍 B.Fluent 软件简介 C.动量格式的意义 II.大涡模拟的基本原理 A.大涡模拟的数学模型 B.大涡模拟的计算流程 C.大涡模拟的应用领域 III.Fluent 软件中的动量格式 A.动量格式的定义 B.动量格式的作用 C.动量格式的应用技巧 IV.大涡模拟fluent 动量格式应用实例 A.应用背景 B.模型建立 C.结果分析 V.大涡模拟fluent 动量格式的前景与展望 A.发展趋势 B.潜在问题与挑战
C.未来研究方向 正文： 大涡模拟是一种高效、可靠的流体动力学模拟方法，被广泛应用于气象、海洋、航空航天等领域。Fluent 软件是一款功能强大的流体动力学模拟软件，提供多种模拟格式，其中动量格式是Fluent 软件中的一种重要格式。 大涡模拟的基本原理是通过将流体运动分解为若干个尺度不同的涡旋，对小尺度涡旋进行统计平均，得到大尺度涡旋的演化规律。这种方法可以有效降低计算复杂度，提高计算效率。Fluent 软件中的动量格式是一种基于动量守恒定律的计算格式，可以准确模拟流体运动过程中的动量变化，从而实现大涡模拟。 在实际应用中，大涡模拟fluent 动量格式可以帮助用户快速、准确地预测流体运动规律，为工程设计提供有力支持。例如，在气象领域，可以预测天气变化趋势；在海洋领域，可以研究海洋环流规律；在航空航天领域，可以优化飞行器设计。 尽管大涡模拟fluent 动量格式在实际应用中取得了一定的成果，但仍存在一些潜在问题与挑战。例如，在处理非粘性和粘性流体时，需要采用不同的计算方法，这可能会影响模拟结果的准确性。此外，随着计算尺度的增加，模拟计算量将呈指数级增长，这可能会限制大涡模拟在某些情况下的应用。 未来，随着计算技术和流体动力学理论的不断发展，大涡模拟fluent 动量格式有望得到进一步优化和改进。例如，可以采用更高效的计算方法，提高模拟计算速度；可以结合机器学习等技术，提高模拟结果的准确性；可以拓展模拟应用领域，为更多行业提供有力支持。
fluent 流场模拟 指标
FLUENT 流场模拟指标 Fluent是一种广泛用于流体力学仿真的计算流体力学（CFD）软件，被广泛应用于工程、 科学研究和设计领域。本文将深入探讨在Fluent流场模拟中常用的关键指标，包括流速、压力、湍流参数等，并详细说明这些指标在不同应用场景下的意义和作用。 第一： 1.1 背景 计算流体力学（CFD）是一种数值模拟流体流动行为的技术，广泛应用于航空航天、汽车 工业、能源等领域。Fluent作为一款著名的CFD软件，为用户提供了强大的流场模拟工具。 1.2 目的 本文旨在介绍Fluent流场模拟中的关键指标，深入探讨这些指标在模拟过程中的作用和 意义。通过对这些指标的理解，帮助工程师和研究人员更好地分析流场模拟结果，并优化 设计和工艺。 第二：关键指标概述 2.1 流速 流速是流体在空间中的运动速度，是流场模拟中最基本的参数之一。Fluent提供了丰富的 流速信息，包括局部流速、平均流速等，用于分析流体在不同区域的运动情况。 2.2 压力 压力是流体在流场中的一种重要物理量，对于流体流动和力学性质有着重要的影响。Fluent模拟中的压力分布可用于评估系统的稳定性和性能。 2.3 温度 在一些特定应用场景下，温度分布对流体性质和工艺效果具有重要影响。Fluent能够提供 温度场的模拟结果，用于热力学和热传导分析。 2.4 湍流参数 湍流是流体中的一种不规则运动状态，对于一些工程问题，湍流参数的模拟结果是至关重 要的。Fluent提供了湍流模型和湍流参数的详细分析，帮助理解流体流动中的湍流现象。 第三：应用场景及关键指标分析 3.1 空气动力学分析 在航空航天和汽车工业中，空气动力学分析是Fluent流场模拟的典型应用之一。流速、 压力分布等指标对于评估飞行器或汽车的气动性能至关重要。 3.2 液体流动与传热 在化工、能源等领域，液体的流动和传热问题是研究的热点。Fluent可以模拟液体在管道、反应器等设备中的流动和传热过程，提供温度、压力、流速等关键指标。 3.3 燃烧模拟 燃烧模拟是Fluent在能源、环保等领域的重要应用之一。通过模拟燃料在空气中的燃烧 过程，分析温度、压力等参数，帮助优化燃烧过程，提高能源利用效率。 第四：关键指标的优化与结果解读
fluent计算模拟涡
fluent计算模拟涡 模拟涡是一种数值计算方法，用于模拟流体力学问题中的流动现象。 它基于Navier-Stokes方程和其他物理方程，通过数值方法求解来模拟流 体的运动和变化。 模拟涡（Fluent）是由美国ANSYS公司开发的一套计算流体力学（CFD）软件。该软件提供了一个强大的求解器，可以解决各种流体流动 和传热问题。模拟涡在工业和科学研究中被广泛使用，可以模拟汽车空气 动力学，航空航天工程，建筑空气流动等各个领域的问题。 在模拟涡中，流体力学问题通常通过网格划分来离散化。网格划分将 流体域划分为无数的小单元，每个单元上都有一组方程需要求解。模拟涡 使用有限体积法来离散化这些方程。有限体积法将每个单元看作一个体积，然后在每个单元内应用守恒方程，以计算流体在该单元内的变化。 在模拟涡中，Navier-Stokes方程被用来描述流体的运动和变化。这 是由质量守恒、动量守恒和能量守恒方程组成的一组偏微分方程。通过求 解这些方程，可以得到流体的速度、压力和温度分布。 模拟涡还可以考虑流体与固体之间的相互作用，例如在汽车空气动力 学中，可以模拟车辆的气流与车身之间的相互影响。在模拟涡中，常用的 边界条件有壁面摩擦、入流边界条件和出流边界条件等。 模拟涡还提供了不同的求解方法，如迭代法和隐式法。迭代法是一种 迭代求解方法，通过反复迭代来逼近求解的结果。而隐式法是一种直接求 解方法，可以在一个时间步长内直接计算出解。
模拟涡还可以进行流体的可视化，通常使用流线图、等值线图和矢量 图等来显示流体的速度和压力分布。这些图形可以帮助工程师和科学家更 好地理解流体的运动和变化。 总的来说，模拟涡是一种强大的数值计算方法，可以模拟流体力学中 的流动现象。它通过数值方法求解Navier-Stokes方程和其他物理方程， 以模拟流体的运动和变化。模拟涡在工业和科学研究中得到了广泛的应用，可以解决各种流体流动和传热问题。
Fluent求解参数设置
求解参数设置（Solution Methods/Solution Controls）： 在设置完计算模型和边界条件后，即可开始求解计算了，因为常会出现求解不收敛或者收敛速度很慢的情况，所以就要根据具体的模型制定具体的求解策略，主要通过修改求解参数来完成。在求解参数中主要设置求解的控制方程、选择压力速度耦合方法、松弛因子、离散格式等。 在VOF模型中，PISO比较适合于不复杂的流体，SIMPLE和SIMPLEC适合于可压缩的流体或者处于封闭域中的流体。 • 求解的控制方程: 在求解参数设置中，可以选择所需要求解的 控制方程。可选择的方程包括Flow(流动方程)、 Turbulence(湍流方程)、Energy(能量方程)、 V olume Fraction(体积分数方程)等。在求解过程 中，有时为了得到收敛的解，先关闭一些方程， 等一些简单的方程收敛后，再开启复杂的方程 一起计算。 • 选择压力速度耦合方法: 在基于压力求解器中，FLUENT提供了压力 速度耦合的4种方法，即SIMPLE、 SIMPLEC(SIMPLE．Consistent)、PISO以及 Coupled。定常状态计算一般使用SIMPLE或者 SIMPLEC方法，对于过渡计算推荐使用PISO 方法。PISO方法还可以用于高度倾斜网格的定 常状态计算和过渡计算。需要注意的是压力速 度耦合只用于分离求解器，在耦合求解器中不 可以使用。 在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC算法，默认是SIMPLE算法，但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弛迭代时。 对于相对简单的问题(如没有附加模型激活的层流流动)，其收敛性可以被压力速度耦合所限制，用户通常可以使用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC算法中，压力校正亚松弛因子通常设为1.0，它有助于收敛，但是，在有些问题中，将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致流动不稳定，对于这种情况，则需要使用更为保守的亚松弛或者使用SIMPLE 算法。对于包含湍流或附加物理模型的复杂流动，只要用压力速度耦合做限制，SIMPLEC 就会提高收敛性，它通常是一种限制收敛性的附加模拟参数，在这种情况下，SIMPLE和SIMPLEC会给出相似的收敛速度。 对于所有的过渡流动计算，推荐使用PISO算法邻近校正。它允许用户使用大的时间步，而且对于动量和压力都可以使用亚松弛因子1.0。对于定常状态问题，具有邻近校正的PISO 并不会比具有较好的亚松弛因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。 当使用PISO邻近校正时，对所有方程都推荐使用亚松弛因子为1.0或者接近1.0。如果只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正，则要设定动量和压力的亚松弛因子之和为1.0(例如，压力亚松弛因子0.3，动量亚松弛因子0.7)。
FLUENT知识点
一、根本设置 1．Double Precision的选择 启动设置如图，这里着重说说Double Precision〔双精度〕复选框，对于大多数情况，单精度求解器已能很好的满足精度要求，且计算量小，这里我们选择单精度。然而对于以下一些特定的问题，使用双精度求解器可能更有利[1]。 a.几何特征包含*些极端的尺度〔如非常长且窄的管道〕，单精度求解器可能不能足够准确地表达各尺度方向的节点信息。 b.如果几何模型包含多个通过小直径管道相互连接的体，而*一个区域的压力特别大〔因为用户只能设定一个总体的参考压力位置〕，此时，双精度求解器可能更能表达压差带来的流动〔如渐缩渐扩管的无粘与可压缩流动模拟〕。 c.对于*些高导热系数比或高宽纵比的网格，使用单精度求解器可能会遇到收敛性不佳或准确度缺乏缺乏的问题，此时，使用双精度求解器可能会有所帮助。 2．网格光顺化 用光滑和交换的方式改善网格：通过Mesh下的Smooth/Swap来实现，可用来提高网格质量，一般用于三角形或四边形网格，不过质量提高的效果一般般，影响较小，网格质量的提高主要还是在网格生成软件里面实现，所以这里不再用光滑和交换的方式改善网格，其原理可参考"FLUENT全攻略"〔已下载〕。 3．Pressure-based与Density-based 求解器设置如图。下面说一说Pressure-based和Density-based的区别： Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和Coupled Solver，其实也是Pressure-Based Solver的两种处理方法； Density-Based Solver是Fluent 6.3新开展出来的，它是基于密度法的求解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比拟好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled 的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。Density-Based Solver下肯定是没有SIMPLEC，PISO这些选项的，因为这些都是压力修正算法，不会在这种类型的求解器中出现的；一般还是使用Pressure-Based Solver解决问题。 基于压力的求解器适用于求解不可压缩和中等程度的可压缩流体的流动问题。而基于密度的求解器最初用于高速可压缩流动问题的求解。虽然目前两种求解器都适用于各类流动问题的求解〔从不可压缩流动到高度可压缩流动〕，但对于高速可压缩流动而言，使用基于密度的求解器通常能获得比基于压力的求解器更为准确的结果。 4．a*isymmetric和a*isymmetric swirl 从字面的意思很好理解a*isymmetric和a*isymmetric swirl的差异： a*isymmetric：是轴对称的意思，也就是关于一个坐标轴对称，2D的a*isymmetric问题仍为2D问题。而a*isymmetric swirl：是轴对称旋转的意思，就是一个区域关于一条坐标轴回转所产生的区域，这产生的将是一个回转体，是3D的问题。在Fluent中使用这个，是将一个3D的问题简化为2D问题，减少计算量，需要注意的是，在Fluent中，回转轴必须是*轴。 5．操作工况参数〔Operating Conditions〕 ①操作压力的介绍 [1] 李鹏飞,徐敏义,王飞飞.精通CFD工程仿真与案例实战：FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot[M]. ,人民邮电,2011:114-116
第三章湍流模型fluent层流模型和湍流模型
第三章湍流模型fluent层流模型和湍流模型 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： 3－1 推广到三维问题，若用笛卡儿张量（笛卡尔坐标系）表示，即有： 3－2 为DELT函数，一般i=j时为1，否则为0. 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数的方法。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。 （模拟大空间建筑空气流动）μt=0.038 74ρvl （模拟通风空调室内的空气流动）比例系数由直接数值模拟的结果拟合而得，其中：v为当地时均速度，l为当地距壁面最近的距离。 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。参见：湍流模型的选择资料。 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。
Zero-Equation Models One-Equation Models Spalart-Allmaras Two-Equation Models Standard k-e RNG k-e Realizable k-e Reynolds-Stress Model Large-Eddy Simulation Direct Numerical Simulation 包含更多物理机理每次迭代计算量增加FLUENT提供的模型选择RANS-based models 湍流模型种类示意图大涡模拟启动需要用命令：(rpsetvar ＇les-2d? #t) 第二节平均量输运方程输运过程的粘滞系数、扩散系数和热传导率，故称为输运方程雷诺平均就是把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： 3－3 其中，和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： 3－4 其中，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： 3－5 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： 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表示，即有：。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：，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：
fluent中英对照大全
情况；zones 区域；partitions划分存储区 File Read 读取文件：scheme 方案 journal 日志 profile 外形Write 保存文件 Import：进入另一个运算程序 Interpolate：窜改，插入 Hardcopy ：复制， Batch options 一组选项 Save layout 保存设计 Grid
Check 检查 Info 报告：size 尺寸；memory usage内存使用Polyhedral多面体：Convert domain变换范围 Convert skewed cells 变换倾斜的单元 Merge 合并 Separate 分割 Fuse (Merge的意思是将具有相同条件的边界合并成一个;Fuse将两个网格完全贴合的边界融合成内部(interior)来处理，比如叶轮机中，计算多个叶片时，只需生成一个叶片通道网格，其他通过复制后，将重合的周期边界Fuse掉就行了。注意两个命令均为不可逆操作，在进行操作时注意保存case) Zone 区域： append case file 添加case文档 Replace 取代；delete 删除；deactivate使复位； Surface mesh 表面网孔 Reordr 追加，添加：Domain 范围；zones区域； Print bandwidth 打印 Scale 单位变换 Translate 转化 Rotate 旋转 smooth/swap 光滑/交换 Define Models 模型： solver 解算器
Pressure based 基于压力 density based 基于密度 implicit 隐式， explicit 显示 Space 空间：2D，axisymmetric（转动轴），axisymmetric swirl （漩涡转动轴）； Time时间：steady 定常，unsteady 非定常 Velocity formulation 制定速度：absolute绝对的； relative 相对的 Gradient option 梯度选择：以单元作基础；以节点作基础；以单元作梯度的最小正方形。Porous formulation 多孔的制定：superticial velocity 表面速度；physical velocity物理速度；
Fluent建模教程
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目录1.理论知识 1.1Gambit软件的介绍 1.2Fluent软件的介绍 1.3+ 2.4.06+安装介绍 2.建模过程 2.1Gambit 启动 2.2建立几何模型 3.网格划分 3.1划分网格 3.2检查网格划分情况 3.3设置边界类型 3.4输出网格文件 4.计算求解 4.1检查网格并定义长度单位 4.2设置计算模型 4.3设置流体材料属性 4.4设置边界条件 4.5求解初始化 4.6设置残差监视 4.7保存case文件 4.8求解计算 4.9保存计算结果 5.后期处理 5.1读入case和data文件 5.2显示网格 5.3创建相关面 5.4计算各单电池获得的质量流率 5.5绘制图表 6.参考链接
第一章理论知识 1.1Gambit软件的介绍 GAMBIT是为了帮助分析者和设计者建立并网格化计算流体力学（CFD）模型和其它科学应用而设计的一个软件包。GAMBIT通过它的用户界面（GUI）来接受用户的输入。GAMBIT GUI简单而又直接的做出建立模型、网格化模型、指定模型区域大小等基本步骤，然而这对很多的模型应用已是足够了。 面向CFD分析的高质量的前处理器，其主要功能包括几何建模和网格生成。由于GAMBIT本身所具有的强大功能，以及快速的更新，在目前所有的CFD前处理软件中，GAMBIT稳居上游。 GAMBIT软件具有以下特点： ☆ ACIS内核基础上的全面三维几何建模能力，通过多种方式直接建立点、线、面、体，而且具有强大的布尔运算能力，ACIS内核已提高为ACIS R12。该功能大大领先于其它CAE软件的前处理器； ☆可对自动生成的Journal文件进行编辑，以自动控制修改或生成新几何与网格； ☆可以导入PRO/E、UG、CATIA、SOLIDWORKS、ANSYS、PATRAN等大多数CAD/CAE软件所建立的几何和网格。导入过程新增自动公差修补几何功能，以保证GAMBIT与CAD软件接口的稳定性和保真性，使得几何质量高，并大大减轻工程师的工作量； ☆新增PRO/E、CATIA等直接接口，使得导入过程更加直接和方便； ☆强大的几何修正功能，在导入几何时会自动合并重合的点、线、面；新增几何修正工具条，在消除短边、缝合缺口、修补尖角、去除小面、去除单独辅助线和修补倒角时更加快速、自动、灵活，而且准确保证几何体的精度； ☆ G/TURBO模块可以准确而高效的生成旋转机械中的各种风扇以及转子、定子等的几何模型和计算网格； ☆