fluent学习笔记

fluent技术基础与应用实例

fluent数值模拟步骤简介

主要步骤：

1、根据实际问题选择2D或3Dfluent求解器从而进行数值模拟。

2、导入网格（File→Read→Case,然后选择有gambit导出的.msh文件）

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、选择计算模型。

5、确定流体物理性质（Define→Material）。

6、定义操作环境（Define→operating condition）

7、制定边界条件（Define→Boundary Conditions）

8、求解方法的设置及其控制。

9、流场初始化（Solve→Initialize）

10、迭代求解（Solve→Iterate）

11、检查结果。

12、保存结果，后处理等。

具体操作步骤：

1、fluent2d或3d求解器的选择。

2、网格的相关操作

（1）、读入网格文件

（2）、检查网格文件

文件读入后，一定要对网格进行检查。上述的操作可以得到网格信息，从中看出几何区域的大小。另外从minimum volume 可以知道最小网格的体积，若是它的值大于零，网格可以用于计算，否则就要重新划分网格。

（3）、设置计算区域

在gambit中画出的图形是没有单位的，它是一个纯数量的模型。故在进行实际计算的时候，要根据实际将模型放大或缩小。方法是改变fluent总求解器的单位。

（4）、显示网格。

Display→Grid

3、选择计算模型

（1）、基本求解器的定义

Define→Models→Solver

Fluent中提供了三种求解方法：

·非耦合求解segregated

·耦合隐式求解coupled implicit

·耦合显示求解coupled explicit

非耦合求解方法主要用于不可压缩流体或者压缩性不强的流体。

耦合求解方法用在高速可压缩流体

fluent默认设置是非耦合求解方法，但对于高速可压缩流动，有强的体积力（浮力或离心力）的流动，求解问题时网格要比较密集，建议采用耦合隐式求解方法。耦合能量和动量方程，可以较快的得到收敛值。耦合隐式求解的短板：运行所需要的内存比较大。若果必须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方法。盖求解方法也耦合了动量，能量和组分方程，但是内存却比隐式求解方法要小。

需要指出的是，非耦合求解器的一些模型在耦合求解器里并不一定都有。耦合求解器里没有的模型包括：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提供三种不同的求解方法；分离解、隐式耦合解、显示耦合解。

分理解和耦合解的主要区别在于：连续方程、动量方程、能量方程和组分方程解的步骤不同。分离解按照顺序解，耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程。隐式解和显示解的区别在于线性耦合方程的方式不同。

Fluent默认使用分离求解器，但是对于高速可压流动，强体积力导致的强烈耦合流动（流体流动耦合流体换热耦合流体的混合，三者相互耦合的过程—文档整理者注）（浮力或者旋转力），或者在非常精细的网格上的流动，需要考虑隐式解。这一解法耦合了流动和能量方程，收敛很快。%%%

（2）、其他求解器的选择

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，因此还需要其他的模型。主要的模型有：

Multiphase（多相流动）viscous（层流或湍流）energy（是否考虑传热）species（反应及其传热相关）

（3）操作环境的设置

Define→operation→condition

该项设置所考虑的主要内容为外部环境对内部反应的影响

4、定义流体的物理性质

5、设置边界条件

Define→boundary condition

（1）、设置流体区域（fluid）的边界条件

在zong列表中选择fluid，即流体所在的区域，然后单击set，可以看到关于fluid区域连接条件设置的对话框，其中material name温恩框中显示的是fluid区域中的物质，从fluent数据库中复制出来物质的明智都会在这里显示出来，只要选择即可。

（2）其他边界条件的设置

例如壁面、进出口之类额边界条件。

6、求解方法的设置及其控制。

下面介绍连续性方程以动量方程的具体求解形式。

（1）、求解参数的设置

Solve→controls→solution

打开求解器控制的对话框，其中equation项下面是当前问题的控制方程；pressure—velocity coupling对应的是压力速度耦合求解方式；discretization对应的是pressure和momentum（动量）的离散方式。另外under—relaxation factors 选项可以设置控制方程求解时的松弛因子。（2）初始化

Solve→initialize→initialize

打开相应的对话框可以初始化流场。一般来说，初始解对于求解的影响比较大，所以给出的初始解要尽量接近真实值。确定初始解后，依次单击init、apply和close按键。

（3）打开残差图

Solve→monitors→residual

若是选择options下面的plot，就可以在计算式动态的现实计算残差的走势；convergence下面对应的数值是计算结果的残差要满足的最低要求，它的数值越小说明计算的精度要求越高。

（4）、保存当前的case和data文件

（5）、开始迭代

保存好是设置后可以进行迭代求解，此时迭代的一些控制参数可以利用迭代设置对话框进行设置。

对于稳态问题，迭代设置对话框见教材。其中number of iterations 为总的迭代次数；reporting interval 为fluent输出监视信息的间断次数；UDF profile Update interval说明fluent每隔多少次调用一次用户自定义函数。

对于非稳态问题，迭代是指的对话框见教材。其中time step size对应时间步长，number of time steps 代表需要求解的时间步数，它们与总的求解时间的关系是：时间步长*时间步数=总的求解时间。Max iterations per time step 代表每个时间步长最多迭代的次数

（6）保存计算后的case和data文件

7、fluent自带的后处理模块

Fluent自带的图形工具可以很方便的处理CFD求解结果中包含的信息，并观察相应的结果。显示网格、等值线和轮廓、速度矢量和极限。

流程图——亿图软件