FLUENT中的求解器、算法和离散方法
求解器的使用
求解器的使用FLUENT提供了三种不同的求解器Segregated，coupled implicit，coupled explicit（显式格式主要用于激波等波动解的捕捉问题）传统上，分离解法（segregated）主要用于不可压缩以及适度压缩的流动中。
相反，耦合算法是为高速可压流体设计的。
默认情况下，fluent使用分离求解器。
对于高速可压流体，与很强的体积力高度耦合的流动，或者是在非常精确的网格上求解流动情况，可以考虑使用耦合隐式算法代替。
对于需要使用耦合隐式算法（coupled implicit）的case，如果电脑没有足够的内存，可以使用分离解法（segregated）或者耦合显式算法（coupled explicit）代替。
（显示算法节约内存，但是需要更多的计算步数达到收敛。
）选择离散格式1.一阶迎风格式v.s. 二阶迎风格式当流动与网格匹配（校准）时，一阶迎风格式是可以接受的。
对于三角形和四面体网格，由于流动不会与网格匹配，通常使用二阶离散格式会得到更准确的结果。
对于四边形/六面体网格，使用二阶离散格式会取得更好的结果，尤其是复杂的流动情况。
对于大多数情况，可以在计算初始，使用二阶的离散格式。
然而在一些情况下，可以开始使用一阶的离散格式然后在一些计算之后转变为二阶格式。
例如，如果正在运行一个高马赫数的流动计算，这个的初始解与期望的解相差很大，最终，如果二阶离散格式很难收敛，应该尝试使用一阶离散格式。
2.Quick格式v.s. Upwind（Quick格式适用于网络结构，流动方向与网格一致，对于非结构网格推荐使用二阶迎风）对于在四边形或者六面体网格中的旋转或者回旋流，Quick离散格相比于二阶离散格式可以提供更准确的结果。
对于存在震动的可压缩流动（网格为四边形，六面体或者混合网格），推荐对所有的变量使用Quick离散格式，包括密度。
3.中心差分格式v.s. 迎风格式当使用LES湍流模型时，是可以使用中心差分格式的，并且只有当网格间距足够好，以至于局部的Peclet数的大小小于1时才可以使用。
FLUENT知识点
FLUENT知识点FLUENT是一种计算流体力学（CFD）软件，用于模拟和分析流体流动和热传递的现象。
它由美国公司Ansys开发，已经成为工程和科学领域中最常用的CFD模拟工具之一、下面是一些关于FLUENT软件的知识点。
1. FLUENT的基本原理：FLUENT使用Navier-Stokes方程组来描述流动过程，它基于流体力学和热力学原理。
它可以模拟各种流动情况，包括稳态和非稳态流动、气流和液流、可压缩和不可压缩流体等。
2.网格生成：在FLUENT中，首先需要生成一个计算网格。
网格的划分对于计算结果的准确性和计算速度至关重要。
FLUENT提供了多种网格生成方法，包括结构网格和非结构网格，用户可以根据需要选择适当的网格类型。
3.边界条件和初始条件：在进行流动模拟之前，需要定义合适的边界条件和初始条件。
边界条件包括流体速度、压力和温度等。
初始条件是指模拟开始时的流体状态。
FLUENT提供了多种边界条件和初始条件的设置选项。
4.物理模型：FLUENT支持多种物理模型，包括湍流模型、传热模型、化学反应模型等。
这些物理模型可以根据流动问题的特点进行选择和调整，以获得准确的计算结果。
5. 数值方法：FLUENT使用有限体积法来离散化Navier-Stokes方程组。
它将流场划分为小的控制体积，并在每个控制体积上进行数值解算。
FLUENT提供了多种求解算法和网格收敛策略，以提高计算的准确性和稳定性。
6.模拟结果的后处理：FLUENT可以输出各种流动参数和图形结果，以便分析和解释模拟结果。
用户可以获取流体速度、压力、温度分布等信息，并绘制流线图、剖面图、轮廓图等。
7.多物理场耦合：FLUENT可以进行多物理场的耦合模拟，例如流体-固体的传热问题、流体-结构的耦合问题等。
这些问题可以使用FLUENT软件中的多物理模块来进行建模和求解。
8.并行计算：FLUENT可以利用多核计算机或计算集群进行并行计算，以加快计算速度。
fluent算法的一些说明
FLUENT-manual 中解算方法的一些说明，摘录翻译了其中比较重要的细节，希望对初学FLUENT的朋友在选择设置上提供一些帮助，不致走过多的弯路。
离散1、QUICK格式仅仅应用在结构化网格上，具有比second-order upwind 更高的精度，当然，FLUENT也允许在非结构网格或者混合网格模型中使用QUICK格式，在这种情况下，非结构网格单元仍然使用second-order upwind 格式计算。
2 、MUSCL格式可以应用在任何网格和复杂的3维流计算，相比second-order upwind，third-order MUSCL 可以通过减少数值耗散而提高空间精度，并且对所有的传输方程都适用。
third-order MUSCL 目前在FLUENT 中没有流态限制，可以计算诸如冲击波类的非连续流场。
3、有界中心差分格式bounded central differencing 是LES默认的对流格式，当选择LES后，所有传输方程自动转换为bounded central differencing 。
4 、low diffusion discretization 只能用在亚音速流计算，并且只适用于implicit-time，对高Mach流，或者在explicit time公式下运行LES ，必须使用 second-order upwind 。
5、改进的HRIC格式相比QUICK 与second order 为VOF计算提供了更高的精度，相比Geo-Reconstruct格式减少更多的计算花费。
6 、explicit time stepping 的计算要求苛刻，主要用在捕捉波的瞬态行为，相比implicit time stepping 精度更高，花费更少。
但是下列情况不能使用explicit time stepping：（1）分离计算或者耦合隐式计算。
explicit time stepping只能用于耦合显式计算。
fluent笔记讲解
fluent笔记讲解Discretization离散Node values节点值，coarsen粗糙refine 细化curvature曲率，X-WALL shear Stress 壁面切应力的X方向。
strain rate应变率1、求解器:（solver）分为分离方式(segeragated)和耦合方式(coupled)，耦合方式计算高速可压流和旋转流动等复杂高参数问题时比较好，耦合隐式(implicit)耗时短内存大，耦合显式(explicit)相反；2.收敛判据:观察残差曲线。
可以在残差监视器面板中设置Convergence Criterion（收敛判据），比如设为10 -3 ，则残差下降到小于10 -3 时，系统既认为计算已经收敛并同时终止计算。
（2）流场变量不再变化。
有时候不论怎样计算，残差都不能降到收敛判据以下。
此时可以用具有代表性的流场变量来判断计算是否已经收敛——如果流场变量在经过很多次迭代后不再发生变化，就可以认为计算已经收敛。
（3）总体质量、动量、能量达到平衡。
在Flux Reports （通量报告）面板中检查质量、动量、能量和其他变量的总体平衡情况。
通过计算域的净通量应该小于0.1%。
Flux Reports（通量报告）面板如图2-17 所示，其启动方法为：Report -> Fluxes3.一阶精度与二阶精度：First Oder Upwind and Second Oder Upwind(一阶迎风和二阶迎风)①一阶耗散性大，有比较严重的抹平现象；稳定性好②二阶耗散性小，精度高；稳定性较差，需要减小松弛因子4.流动模型的选择①inviscid无粘模型：当粘性对流场影响可以忽略时使用；例如计算升力。
②laminar层流模型：考虑粘性，且流动类型为层流。
③Spalart-Allmaras （S-A模型）：单方程模型，适用于翼型、壁面边界层流动，不适于射流等自由剪切湍流问题。
Fluent方法总结(重要)
这里需要指出的是非耦合求解的一些模型在耦合求解解法器里并不都有。耦合解法器没有的模型包括：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，确定质量流率的周期性流动模型及周期性换热模型等。
隐式( Implicit )：对于给定变量，单元内的未知值用邻近单元的已知和未知值计算得出。因此，每一个未知值会在不止一个方程中出现，这些方程必须同时解来给出未知量。
设定亚松驰因子
分离求解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，使用分离求解器解的方程，包括耦合求解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。
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：
FLUENT中五种辐射模型的详细计算对比
图中一个边长为L=1m的正方形箱体，右墙温度2000K，左墙温度1000K，上下墙绝热，重力向下，由于热重力引起密度梯度所以发展为浮力流。
箱体中的介质被认为是具有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存在吸收而减弱，同时因存在介质散射而增强。
自然对流分为三步进行，有两种设置方法。
第一步：设置工作条件（工作压力101325Pa、勾选重力加速度-6.9e-5（负号表示方向沿Y轴向下）、工作温度T f=(1000+2000)/2=1500K）。
第二步：对材料密度进行选择时有两种情况（1）选择idea-gas为理想气体模型，其密度满足理想气体状态方程，标准状态下P0=101325Pa、T0=15℃时，密度为理想气体标准密度为1.225kg/m3（2）选择Boussinesq为非理想气体，需要根据实际气体设置密度。
第三部：设置自然对流其它参数，比热C p=11030J/kg/K，热导率15.309W/m/K，粘度10-3m/s2，热膨胀系数1e-5K-1，吸收系数0、0.2、5m-1，散射系数目前不考虑。
一、网格划分建立边长为1的正方形，对面和边线进行命名。
全局面网格设置最大网格尺寸为0.2，表示网格最大边长为0.2，设置网格类型为四边形网格。
设置线网格尺寸时有三种类型，普通、动态、复制，生成规律则有很多种（BiGometric、Uniform、Geometric1、Geometric2等），这些生成规律涉及到线上起始点与终止点的关系，所以在由点生成线时，相互平行的线，生成应当方向一致（从上到下或从左到右），在生成线网格时的方向才会相同。
这里我们选用动态类型，生成规律为Biometric，每条边上节点数为50个，比例为1.2。
二、参数设置1.选择默认求解器Scale可以设定模型的单位，默认为m，可以比例缩小或放大。
求解器类型为基于压力变化、绝对速度、稳态、2D平面求解器。
2D Space选择为Axisymetric时，求解的是轴对称的圆柱坐标系统，注意ICEM中画图时，对称轴必须放置在X轴上。
FLUENT中五种辐射模型的详细计算对比.
图中一个边长为L=1m的正方形箱体，右墙温度2000K，左墙温度1000K，上下墙绝热，重力向下，由于热重力引起密度梯度所以发展为浮力流。
箱体中的介质被认为是具有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存在吸收而减弱，同时因存在介质散射而增强。
自然对流分为三步进行，有两种设置方法。
第一步：设置工作条件（工作压力101325Pa、勾选重力加速度-6.9e-5（负号表示方向沿Y轴向下）、工作温度T f=(1000+2000)/2=1500K）。
第二步：对材料密度进行选择时有两种情况（1）选择idea-gas为理想气体模型，其密度满足理想气体状态方程，标准状态下P0=101325Pa、T0=15℃时，密度为理想气体标准密度为1.225kg/m3（2）选择Boussinesq为非理想气体，需要根据实际气体设置密度。
第三部：设置自然对流其它参数，比热C p=11030J/kg/K，热导率15.309W/m/K，粘度10-3m/s2，热膨胀系数1e-5K-1，吸收系数0、0.2、5m-1，散射系数目前不考虑。
一、网格划分建立边长为1的正方形，对面和边线进行命名。
全局面网格设置最大网格尺寸为0.2，表示网格最大边长为0.2，设置网格类型为四边形网格。
设置线网格尺寸时有三种类型，普通、动态、复制，生成规律则有很多种（BiGometric、Uniform、Geometric1、Geometric2等），这些生成规律涉及到线上起始点与终止点的关系，所以在由点生成线时，相互平行的线，生成应当方向一致（从上到下或从左到右），在生成线网格时的方向才会相同。
这里我们选用动态类型，生成规律为Biometric，每条边上节点数为50个，比例为1.2。
二、参数设置1.选择默认求解器Scale可以设定模型的单位，默认为m，可以比例缩小或放大。
求解器类型为基于压力变化、绝对速度、稳态、2D平面求解器。
2D Space选择为Axisymetric时，求解的是轴对称的圆柱坐标系统，注意ICEM中画图时，对称轴必须放置在X轴上。
FLUENT中的求解器、算法和离散方法
v1.0可编写可改正FLUENT中的求解器、算法和失散方法作为一个非科班身世的CFD工程师，一开始经常被CFD软件里各样观点搞的蒙头转向。
近来终于静下心来看了看CFD理论的书，理清了一些观点。
就此写一遍博文，趁便整理一下所学内容。
I求解器：FLUENT中求解器的选择在以下列图所示界面中设置：FLUENT中的求解器主假如依据能否联立求解各控制方程来划分的，详见下列图：II算法：算法是求解时的策略，即依据什么样的方式和步骤进行求解。
FLUENT中算法的选择在以下列图所示的界面中设置：这里简单介绍一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和合用范围。
SIMPLE算法：基本思想如前方讲究解器的那张图中解说分别式求解器的例子所示的同样，这里再贴一遍：1.假定初始压力场散布。
2.利用压力场求解动量方程，获得速度场。
3.利用速度场求解连续性方程，使压力场获得修正。
4.依据需要，求解湍流方程及其余方程5.判断但前计算能否收敛。
若不收敛，返回第二步。
简单说来， SIMPLE算法就是分两步走：第一步展望，第二步修正，即展望－修正。
SIMPLC算法：是对 SIMPLE算法的一种改良，其计算步骤与SIMPLE算法同样，不过压力修正项中的一些系数不一样，能够加速迭代过程的收敛。
PISO算法：比 SIMPLE算法增添了一个修正步，即分三步：第一步展望，第二步修正获得一个修正的场散布，第三步在第二步基础上在进行一侧修正。
即展望－修正－修正。
PISO算法在求解瞬态问题时有显然优势。
关于稳态问题可能SIMPLE或 SIMPLEC更适合。
假如你实在不知道该怎样选择，就保持FLUENT的默认选项好了。
由于默认选项能够很好解决70％以上的问题，并且对于大多数出了问题的计算来说，也极少是由于算法选择不适合所致。
III失散方法：失散方法是指依据什么样的方式将控制方程在网格节点失散，马上偏微分格式的控制方程转变为各节点上的代数方程组。
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FLUENT中的求解器、算法和离散方法
作为一个非科班出身的CFD工程师，一开始常常被CFD软件里各种概念搞的晕头转向。
最近终于静下心来看了看CFD理论的书，理清了一些概念。
就此写一遍博文，顺便整理一下所学内容。
I 求解器：
FLUENT中求解器的选择在如下图所示界面中设置：
FLUENT中的求解器主要是按照是否联立求解各控制方程来区分的，详见下图：
II 算法：
算法是求解时的策略，即按照什么样的方式和步骤进行求解。
FLUENT中算法的选择在如下图所示的界面中设置：
这里简单介绍一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和适用范围。
SIMPLE算法：基本思想如前面讲求解器的那张图中解释分离式求解器的例子所示的一样，这里再贴一遍：
1.假设初始压力场分布。
2.利用压力场求解动量方程，得到速度场。
3.利用速度场求解连续性方程，使压力场得到修正。
4.根据需要，求解湍流方程及其他方程
5.判断但前计算是否收敛。
若不收敛，返回第二步。
简单说来，SIMPLE算法就是分两步走：第一步预测，第二步修正，即预测－修正。
SIMPLC算法：是对SIMPLE算法的一种改进，其计算步骤与SIMPLE算法相同，只是压力修正项中的一些系数不同，可以加快迭代过程的收敛。
PISO算法：比SIMPLE算法增加了一个修正步，即分三步：第一步预测，第二步修正得到一个修正的场分布，第三步在第二步基础上在进行一侧修正。
即预测－修正－修正。
PISO算法在求解瞬态问题时有明显优势。
对于稳态问题可能SIMPLE 或SIMPLEC更合适。
如果你实在不知道该如何选择，就保持FLUENT的默认选项好了。
因为默认选项可以很好解决70％以上的问题，而且对于大部分出了问题的计算来说，也很少是因为算法选择不恰当所致。
III 离散方法：
离散方法是指按照什么样的方式将控制方程在网格节点离散，即将偏微分格式的控制方程转化为各节点上的代数方程组。
FLUENT中离散方法的选择在如下图所示的界面中设置：
简单介绍常用的几种离散方法：
一阶迎风格式/ Fisrst order upwind：一阶迎风格式考虑了流动方向，可以得到物理上看起来合理的解。
但当对流作用占主导而扩散作用很小的时候，一阶迎风格式夸大了扩散的影响，容易偏离真正的场分布。
一阶格式具有一阶精度截差，当网格密度不足时，一阶格式的求解精度有限。
二阶迎风格式/ Second order upwind:二阶格式在一阶基础上考虑了物理量在节点间分布曲线的曲率的影响，具有二阶精度截差。
QUICK格式：QUICK格式的对流项具有三阶精度截差，而扩散项具有二阶截差。
QUICK格式可以减少假扩散误差，精度较高，但主要用用结构网格（二维的四边形网格，三维的六面体网格）。