利用FLUENT 3D求解器求解
Fluent_软件对风扇的模拟分析
24
15.求解结果后处理过程
显示压力分布云图：选择displaycontours…(如图52），在弹出的对话框中的 surfaces中选择需要查看压力的面（如图53），点击display在弹出的图形窗口查 看显示结果。
计算来研究非定常问题的目的。在采 用MRF方式处理旋转流动机械问题时 ，需要建立一个包围转动部件的圆形 （2D）或者 旋转体(3D)的流体区域。 并建立转动部件和其他流体区域的网 格连接使得流动信息能够传递到其它 区域。
AVC Confidential
图29
14
9.边界条件的设定
扇叶面的边界条件：定义扇叶壁面为移动壁面，转速和旋转流体区域相同，选择 相对速度为0的选项，如图30所示。在设定时要注意旋转轴的原点和方向，可以用 右手法则来判定旋转方向。设定好一个扇叶面后可以将此边界条件copy到其他相 同的扇叶面上，如图31选择copy…，然后再copy bcs面板中下的from zone选择 刚才设置的blade-dibu，在to zones选择其他的边界面，点击copy，完成操作（ 如图32）。
de
4 流通截面积
润湿周边
4 水力半径
图25
图26
AVC Confidential
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9.边界条件的设定
设定压力出口边界条件：风扇模拟时需要将出口设定为压力出口边界。从zone中选 择选择表示入口的outlet（如图27），在type中选择pressure-outlet，在弹出的对 话框中设定如图28所示的边界条件。计算最大流量的时候出口当作一个大气压，湍 流指定方式设为intensity and hydraulic diameter。这里的压力指定是按照表压来 设定的，如果是一个大气压可以设为0。湍流为中等强度，即为5%。水力直径的指 定方式和压力入口相同。
基于FLUENT的三通三维数值模拟(1)
基于FLU EN T的三通三维数值模拟Ξ段永红1,徐庆磊2,孙 丽2,刘 颖2,李先明1(1.塔里木油田分公司;2.西南石油大学,四川成都 610500) 摘 要:本文应用F luen t软件对三通管道的湍流流动进行了分析,采用Segregated隐式解法应用标准K-Ε双方程模型计算湍流粘度得到了三通管内部的流场分布和温度场分布,并对三通管道内流动的特性进行了分析,得出了三通管道湍流流动的计算结果。
经结果验证,此模型相对于其他湍流模型能获得更合理,更精确的计算结果。
关键词:F luen t;三通管;流场;模拟引言〔1〕〔2〕F luen t软件是美国F luen t公司推出CFD软件,是目前处于世界领先地位的CFD软件之一,广泛用于模拟各种流体流动、传热、燃烧和污染物运移等问题。
F luen t公司于2007年2月被美国AN SYS 公司收购。
目前AN SYS公司推出的F luen t最新版本为6.3.2。
F luen t允许用户根据求解规模、精度及效率等因素,对网格进行整体或局部的细化或粗化。
对于具有较大梯度的流动区域,FLU EN T提供的网格自适应特性让用户在很高的精度下得到流场的解。
FLU EN T可用于二维平面、二维轴对称和三维流动分析,可完成多种参考系下流场摸拟,流动分析,不可压缩流体和可压缩流体计算,层流和湍流模拟,传热和热混合分析,化学分析,多相分析,固体与流体耦合传热分析,多孔介质分析等。
FLU EN T软件使用GAM B IT作为前处理软件。
GAM B IT提供了多种网格单元,可根据用户的要求,自动完成划分网格这项繁杂的工作。
它可以生成结构网格、非结构网格和混合网格等多种类型的网格。
它有着好的自适应功能,能对网格进行细分或粗化或生成不连续网格,可变网格和滑移网格。
三通形式目前无论是在油田内部集输管网还是长输管道上都有着广泛的应用。
因此,对于三通结构流动形式的研究可以为管道的设计提供一定的依据。
fluent大作业[整理]
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1．
确定求解器
选择用于进行CFD计算的求解器，本例选择FLUENT5/6 26．创建圆环
在Gambit中创建一个圆环直径为1，外圆半径为10的圆环：
27．创建立方体：
28．移动立方体
29．分割圆环
30．删除3/4圆环和立方体
31．建立弯管直段
32．移动弯管直段
33．整合弯管和直段
34．边界层的设定
35．划分面网格
36．划分体网格
37．定义边界类型
38．输出网格文件
利用FLUENT-3D求解器进行模拟计算1．启动FLUENT,进入3D模式
2．读入网格数据
3．网格检查
4．显示网格：
5．建立求解模型
6．设置标准的湍流模型
7．设置流体的物理属性
8．设置边界条件
9．求解控制
10．求解
（1）初始化流场
（2）设置计算过程的残差和视图窗口
（3）存case文件
（4）开始计算
残差曲线11．显示初步计算结果
速度场图
压力场图。
搅拌槽fluent三维计算过程
Fluent计算过程201405 说明：此计算设置过程是将MixSim 生成的网格文件直接导进来计算的。
Fluent计算设置1.启动3D解算器2.\Mesh,在弹出的对话框找到网格文件所在的文件夹选择wozhi.msh文件，读取网格文件如下图3. 选择操作面板中下的，在打开的面板单击，检查网格，界面中出现Done ，表示网格适合；4.设置重力加速度5.设置转速单位 单击面板下的，按下面的图设置，7. 选择操作面板中下的，在打开的面板中双击，弹出如图对话框，14324选择，在出现的对话框单击ＯＫ。
８．选择操作面板中下的，单击，弹出对话框，单击，弹出对话框（如下图），将滚动条拉到最下，选中（水），再单击对话框下面的，单击关闭对话框，再单击关闭对话框。
９．选择操作面板中下的，（1）双击弹出下面的对话框，在下拉框选中，单击ＯＫ关闭对话框。
1234123（2）双击，弹出下面的对话框，在下拉框选中，在下拉框选中，将滚动条往下拉，在框输入-180，单击ＯＫ关闭对话框。
（3）双击，同（2）设置。
10.选择操作面板中下的，（1）在右边双击，弹出下面对话框按下图设置，单击OK关闭对话框。
（2）在右边双击，弹出下面对话框按下图设置，单击OK关闭对话框。
（3）在右边双击，同上面（2）设置。
11.选择操作面板中下的，在右边双击，弹出下面对话框按下图设置，残差值全设为0.00001，在右边双击，弹出对话框按下图设置12.选择操作面板中下的，在右边按如下设置13.选择操作面板中下的，在右边按如下设置弹出下面的框表示在计算中14.保存结果\Case And Date，选择位置的文件夹。
15.结果查看选择操作面板中下的，（1）查看速度云图在右边双击，弹出下面的对话框在下拉框选择，弹出下面的对话框，按下图设置再按下面设置在下图选择选择，在弹出的对话框如下图设置得到速度云图（2）查看速度矢量图在右边双击，在弹出的对话框按下图设置得到速度矢量图16. 查看扭矩，选择操作面板中下的，双击右边的，在弹出的对话框按下图设置，在窗口显示16. 选择操作面板中下的，在右边双击，在弹出的对话框中选择下拉框中的，在弹出的对话框按下图设置在按下面对话框设置得到沿轴线方向距搅拌轴轴线距离r=0.11的速度图。
FLUENT求解器的结构以及使用方法
f S
其中 f 和?f 分别是单元中心值和迎风单元的梯度值，Ds 是从迎风单元中心到表面中心 的位移矢量。在这种情况下需要确定每个单元内的梯度?f。我们使用散度定理来计算这个梯 度，其离散格式如下：
1 V
N faces f
f
A
在这里，表面处的值 f _f 由邻近表面的两个单元的 f 的平均值来计算。最后，限制梯度?f 以 保证不会引进新的最大值和最小值。 QUICK 格式 对于四边形和六面体网格，我们可以确定它们唯一的上游和下游表面以及单元。 FLUENT 还提供了计算对流变量 在表面处高阶值的 QUICK 格式。QUICK 类型的格 式[95]是通过变量的二阶迎风与中心插值加上适当的权因子得到的，具体可以写成：
P
uL
下图所示为不同 Pelect 数下 f(x)在 x=0 和 x=L 之间的变化关系。该图表明对于较大的 Pe，f 在 x=L/2 处的值近似等于迎风值。这就意味着当流动由对流项主导时， 只需要让变量表面处 的值等于迎风或者上游值就可以完成插值。这是 FLUENT 的标准一阶格式。
Figure 1: 变量 f 在 x=0 和 x=L 之间的变化（方程 1） 如果选择幂率格式，FLUENT 用方程 3 等价的幂率格式[118]作为插值格式。 如一阶迎风格式所述，上图表明，对于较大的 Pe，f 在 x=L/2 处的值近似等于迎风值。 当 Pe=0（无流动或者纯扩散）图 1 表明 f 可以用 x=0 到 x=1 之间简单的线性平均来实现插 值。当 Peclet 数的值适中时，f 在 x=L/2 处的插值必须使用方程 3 等价的幂率插值格式来得 到。 二阶迎风格式 当需要二阶精度时，使用多维线性重建方法[5]来计算单元表面处的值。在这种方法中， 通过单元中心解在单元中心处的泰勒展开来实现单元表面的二阶精度值。 因此， 当使用二阶 迎风格式时，用下面的方程来计算表面值 f_f：
Fluent教程案例4-非牛顿流体三维环空内流动
实验四、三维环空流动的数值模拟在石油工程，环空内的流动是最常见的一种流动，本实验模拟环空内的牛顿流体和非牛顿流体的流动。
本文旨在学习非牛顿流体模拟的设置，辅助线法构建网格和移动（旋转）壁面条件的应用。
1 物理模型三维环空管长5米，外圆半径0.5m，内小圆半径0.1m，小圆偏心距为0.1米。
流体介质：非牛顿流体。
Inlet：流速入口2m/sOutlet：流出outflow2 数值模拟原理方程求解：采用双精度求解器，定常流动，层流，SIMPLEC算法。
3建立模型3.1 首先建立三维水平放置环空的几何模型Geometry。
如果不利用辅助线而是直接对偏心环空进行网格构造则产生不好的网格。
如下图是对偏心圆无辅助线直接绘制的网格，网格质量差。
故本文采用添加辅助线构建合理化网格。
1）利用geometry/face/create real circular face 生成同心大小圆。
将小圆x方向移动0.1m，形成偏心圆。
2）为了改善环空网格，利用move/copy vertices生成新节点，利用节点添加过两圆心的辅助线。
连接两节点，生成辅助线。
将辅助线扫略（sweep），向z轴正方向sweep 5个单位大小生成辅助面。
其中Sweep Edges 面板中Vector 默认的Magnitude是1m，需要调整到5米。
3）利用面的布尔运算，将小圆从大圆中减去，Face/Subtract Real Faces，生成Face1，得到偏心圆面。
4）为改善网格将得到的偏心面用辅助面分割，再Sweep形成计算域的三维环空。
将分割后的两个面选中做扫略（Sweep）成三维体。
Geometry/volume/sweep Fcae，其中Sweep Edges 面板中Vector 默认的Magnitude是1m，需要调整到5米。
3.2 生成网格，由边到面网格到体网格。
.1）设置大圆和小圆的边节点数interval count为25，辅助线部分节点数interval count 10，完成边网格设置，选中2个面，利用Elements默认Quad，Type：Submap点击应用完成面网格生成。
fluent 简单三维案例
fluent 简单三维案例
以下是一个简单的三维 Fluent 案例，用于模拟一个三维圆柱绕流问题。
步骤 1：创建模型
在 Gambit 中创建一个三维模型，该模型包括一个圆柱体和一个流场区域。
将圆柱体放置在流场中心，并设置适当的边界条件和初始条件。
步骤 2：划分网格
在 Gambit 中对模型进行网格划分，确保网格足够细以获得准确的模拟结果。
对于复杂的几何形状，可能需要使用非结构化网格。
步骤 3：导入模型
将模型导入到 Fluent 中，并检查网格的质量和边界条件的正确性。
如果需要，可以使用 Fluent 的网格修复工具来改进网格质量。
步骤 4：设置物理模型和材料属性
在 Fluent 中设置流体动力学方程、湍流模型和材料属性。
对于绕流问题，
通常使用湍流模型来模拟流动的复杂性。
步骤 5：设置边界条件和初始条件
在 Fluent 中设置适当的边界条件和初始条件，以确保模拟的准确性和收敛性。
对于绕流问题，通常设置圆柱体为静止壁面，并设置流场区域为速度入口或压力出口。
步骤 6：运行模拟
在 Fluent 中运行模拟，并监视收敛性和计算精度。
如果需要，可以使用Fluent 的后处理工具来分析结果和可视化流动特性。
以上是一个简单的三维Fluent 案例，您可以根据具体问题修改和调整模型、网格、物理模型、材料属性和边界条件等参数，以获得更准确的模拟结果。
Fluent_软件对风扇的模拟分析解析
图43
图44
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图45
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14.保存求解结果
求解结果收敛后可以选择filewrite case&data…来保存所求解的结果，便于 后处理。
图46
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15.求解结果后处理过程
为了较好的图形显示效果，可以预先设定一下显示选项。选择displayoption…( 如图47），在弹出的对话框中选择图示选项（如图48）。
图39
图40
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12.初始化求解
选择solveiterate…(如图41），设定迭代步数就可以求解计算了（如图42）。
图41
图42
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13.监视求解过程，判断收敛与否
求解迭代的时候会有三个窗口出来，分别是残差曲线，压力曲线，流量曲线。（如 图43，44，45所示） 判断收敛与否：
10
9.边界条件的设定
边界条件就是流场变量在计算边界上应该满足的数学物理条件。边界条件与初始条件 一起并称为定解条件，只有在边界条件和初始条件确定后，流场的解才存在，并且是 唯一的。FLUENT 的初始条件是在初始化过程中完成的，边界条件则需要单独进行设 定。选择defineboundary conditions （如图22）,在弹出的对话框（如图23)中可 以看到在icem-cfd中定义的part名称出现在zone下拉列表中。可以看到有一些以shadow结尾的zone,这是表示两个流体区域之间的交界面，需要改成interior边界条件 （如图24），这样流场的信息才能在网格中传递，否则会被当作壁面条件，流场信息 无法传递。在不考虑传热的情况下可以将所有的shadow改为interior边界条件。
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利用FLUENT 3D求解器求解
一、在FLUENT中读入网格文件，检查网格并定义长度单位
1、启动FLUENT，进入3D模式
操作：开始→程序→FLUENT→3d→Run，进入FLUENT。
2、读入网格文件
操作：File→Read→Case，选择在Gambit中绘制的网格文件.msh文件，点击OK完成数据读入。
3、调整网格尺寸比例
操作：Grid→Scale
打开“Scale Grid”对话框
（1）在Units Conversion 下的Grid Was Created In 右侧列表中选择合适的单位如：cm （在gambit中一般是以m为单位，要转化成fluent对应的单位cm）；
（2）点击Change length Units: 此时左侧的Scale Factors下的X，Y，Z项都变为0.01。
（3）点击下边的Scale按钮：此时，Domain Extents下的单位由m变成cm；并给出区域的范围；
（4）点击Close关闭对话框。
4、检查网格
操作：Grid→Check
Fluent会对网格进行各种检查并在信息反馈窗口显示检查过程和结果，其中要注意保持最小体积为正值。
5、显示网格
操作：Display→Grid
打开网格显示对话框后，点击Display。
注意：用鼠标右键点击边界线，则在信息反馈窗口内将显示此边界的类型等信息。
也可用此方法检查任何内部节点和网格线的信息。
二、创建计算模型
1、设置求解器
操作：Define→Models→Solver
（1）在Solver项选择Segregated；
（2）在Formulation项选择Implicit；
（3）在Space项选择3D；
（4）在Time项选择Unsteady；
（5）Velocity Formulation，Unsteady Formulation保持默认值；
（6）点击OK。
2、定义多相流模型
操作：Define→Models→Multiphase
（1）在Model项选择Volume of Fluid；
（2）在Number of Phase下选2；
（3）在VOF Scheme项选择Geo-Reconstruct，Courant Number保持默认值；
（fluent6.3.26里边VOF Scheme选expicity。
）
在Body Force Formulation项选择Implicit Body Force；
（4）点击OK。
3 、设置标准的k﹣ε湍流模型
操作：Define→Models→Viscous
Inviscid表示无黏流体；Laminar表示层流模型；另外四个为常见的湍流模型。
打开“Viscous Model”设置对话框。
（1）选择k﹣epsilon[2 equ]湍流模型，打开k﹣ε湍流模型设置对话框；
（2）保留其他默认设置，点击OK。
三、设置流体的材料属性
操作：Define→Materials
打开Materials对话框
（1）点击Database按钮，打开Database Materials对话框；
（2）在Fluid Materials列表中选择water-liquid；
（3）点击Copy，点击Close 关闭Database Materials对话框；
（4）点击Chang/Create，点击Close 关闭Database Materials对话框；
（5）点击Close 关闭Materials对话框。
四、基本相及第二项的设置
操作：Define→Phases
(1)基本相的设定
在Phase项下面选中Phase-1，在Type 项下选中primary-phase，然后点击Set按钮打开对话框。
在Name下面输入water，在Phase Material 列表中选中water-liquid，最后单击OK按钮。
该操作定义water-liquid为基本项。
（2）第二项的设定
在Phase项下面选中Phase-2，在Type 项下选中secondary-phase，然后点击Set按钮打开对话框。
在Name下面输入air，在Phase Material 列表中选中air，最后单击OK 按钮。
该操作定义air为第二项。
五、运算环境设置
操作：Define→Operating Conditions
（1）在Operating Pressure中输入101325；
（2）在Reference Pressure Location中选择一个合适的参考点；
（3）选择Gravity项，在Gravitational Acceleration下输入z=-9.81；
（4）选择Specified Operating Density 并在Operating Density下输入1.225；
（5）点击OK。
六、设置边界条件
操作：Define→Boundary Conditions
Zone栏为区域标志；Type栏内为相应的属性。
打开Boundary Conditions 对话框
1、设置压力进口边界条件
（1）在Zone列表中选择在gambit中定义好的边界条件如：pre-in；
（2）在Type中选择pressure-inlet点击Set，保持默认值；
（3）点击OK。
2、设置入流边界条件
（1）在Boundary Conditions对话框中，在Zone列表选择在gambit中定义好的入流边界条件如：inlet-1；
（2）在Type中选择velocity-inlet点击Set，在V olume Fraction中填入1，双击Type 中velocity-inlet，在Velocity Magnitude项填入入口流速值，其余保持默认值；
（3）点击OK。
3、设置出口边界条件
（1）在Zone列表中选择pressure-outlet；
（2）点击set按钮；打开Pressure Outlet对话框；
（3）保持默认值；
（4）点击OK。
4、保持壁面设置为默认值。
七、求解控制
操作：Solve→Controls→Solution
（1）保持Under-Relaxation Factors默认值；
（2）在Pressure中选择Body Force Weighted；
（3）在Pressure-Velocity Coupling 中选择PISO；
（4）在Momentum 中选择First Order Upwind；
（5）在Turbulence Kinetic Energy 中选择First Order Upwind；
（6）其余保持默认值；
（7）点击OK。
注意：若想查看边界对应的是哪个边界，可打开网格显示窗口，右击边界，既可在信息反馈窗口内显示其边界的名称及数据。
八、求解初始化
操作：Solve→Initialize→Initialize
打开求解初始化设置对话框
（1）在Compute From中选择All-Zones；
（2）在Initial Values项中，Gauge Pressure项设置为0，X Velocity项设置为0，Y Velocity项设置为0，Z Velocity项设置为0；
（3）点击Init。
九、设置监视器
操作：Solve→Monitors→Residual
打开Residual Monitors对话框
（1）在Options项选择Plot；
（2）保留其他默认设置，点击OK。
十、保存Case文件
操作：File→Write→Case
十一、求解计算
操作：Solve→Iterate
打开迭代计算设置对话框
（1）在Time Step Size项填入0.001；
（2）在Number of Time Steps项填入100000；
（3）其余保持默认值；
（4）点击Iterate。
十二、保存dat文件
操作：File→Write→Data
注意：
（1）查看文件夹，应多出另外两个文件：.dat和.cas文件；
（2）以后再打开文件时，若保留以上设置，可直接打开这两个文件，方法：操作：File→read→Case & Data，利用浏览功能找到Cas文件。
判别收敛的方法
1.Fluent 默认的收敛标准是：除了能量的残差值外，当所有变量的
残差值都降到低于10-3 时，就认为计算收敛，而能量的残差值的收敛标准为低于10-6。
2.通过在迭代过程中监测某些代表性的流动变量，可能其值已经不再随着迭代的进行发生变化。
此时也可以认为计算收敛。
3.在Flux Reports 对话框中检查流入和流出整个系统的质量，动量，能量是
否守恒。
守恒，则计算收敛。
不平衡误差少于0.1%，也可以认为计算是收敛的。
Report Fluxes。