fluent求解器
Fluent学习资料教程集锦14-fluent_-求解器设置
求解器而言）
收敛监视－残差
收敛监视－残差
• 残差图显示残差值达到程度
Solve
Monitors Residual…
All equations converged.
10-3
10-6
收敛监视－力/面
收敛监视－力/面
• 除了残差之外，还能够监视 – 升力，阻力或力矩 Solve Monitors Force…
Solve Energy Solve Species Solve Turbulence Equation(s) Solve Other Transport Equations as required
可用求解器
可用求解器
• 基于密度求解器－求解矢 量形式的连续性方程、动量 方程、能量方程、组分方程。 压力由状态方程得到。 • 基于密度求解器可以使用 隐式或者显示方式求解：
Solve Initialize Patch…
多重网格初始化
多重网格初始化
• FMG能够用来创建一个更好的初始化流场
– TUI 命令： /solve/init/fmg-initialization
• FMG 在计算上即省又快，即在粗网格上先用一阶精度的欧拉方程计算
• 在基于压力和密度的求解器中都能使用，但是只能用于定常状态。
Segregated
Solve U-Momentum
Solve V-Momentum
Solve W-Momentum
Solve Mass Continuity; Update Velocity
PBCS
Solve Mass & Momentum
DBCS
Solve Mass, Momentum,
Energy, Species
利用FLUENT 3D求解器求解
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→CheckFluent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。
(2021年整理)fluent求解器资料
(完整版)fluent求解器资料编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整版)fluent求解器资料）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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压力基求解器在压力基求解器中，控制方程是依次求解的。
压力基求解器是从原来的分离式求解器发展来的，按顺序仪次求解动量方程、压力修正方程、能量方程和组分方程及其他标量方程，如湍流方程等，和之前不同的是，压力基求解器还增加了耦合算法,可以自由在分离求解和耦合求解之间转换，需要注意的是，在压力基求解器中提供的几个物理模型，在密度基求解器中是没有的。
这些物理模型包括：流体体积模型（VOF)，多项混合模型，欧拉混合模型,PDF燃烧模型，预混合燃烧模型，部分预混合燃烧模型，烟灰和NOx 模型，Rosseland辐射模型,熔化和凝固等相变模型，指定质量流量的周期流动模型，周期性热传导模型和壳传导模型等。
与密度基求解器的区别：区别1：压力基求解器主要用于低速不可压缩流动的求解，而密度基求解器则主要针对高速可压缩流动而设计,但是现在两种方法都已经拓展成为可以求解很大流动速度范围的求解方法.两种求解方法的共同点是都使用有限容积的离散方法，但线性化和求解离散方程的方法不同.区别2：密度基求解器从原来的耦合求解器发展来的,同时求解连续性方程、动量方程、能量方程和组分方程。
FLUENT中的求解器、算法和离散方法
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。
fluent求解器
Modelsloverslover:求解器Pressuere based: 基于压力Density based：基于密度Formulation:算法implicit: 隐式算法explicit：显式算法space：选择空间属性2D：二维空间Axisymmetric：轴对称空间Axisymmetric swirl：轴对称旋转空间3D：三维空间time：时间steady:稳态unsteady:非稳态(~~~~~~~~~~~~~~~~~)velocity formulation：速度属性absolute：绝对速度relative：相对速度Gradient option:梯度选项Green-Gauss Cell-Based：格林－高斯基于单元体－默认方法；解有伪扩散（求解域的拖尾现象）。
伪扩散是指在平流扩散方程数值解中因平流项有限差分的截断误差引起的虚假扩散。
这是解方程欧拉型模式所特有的。
其大小与所用的有限差分格式有关，有时甚至完全掩盖方程中其他扩散项的作用。
为克服伪扩散，须采取特殊的技术措施和各种不同的差分格式。
Green-Gauss Node-Based：格林－高斯基于节点－更精确；最小化伪扩散；推荐用在三角网格上。
least-quares cell based：基于单元体的最小二乘法插值。
推荐用于多面体网格，与基于节点的格林-高斯格式具有相同的精度和格式。
porous formulation：选择多孔算法superficial velocity：表面速度算法physical velocity：物理速度算法Multiphase Model:多相流模型Volume of Fluid：VOF模型Mixture：混合模型Eulerian：欧拉模型Energy：能量方程Viscous model：粘度模型Inviscid：无粘度理想流体Laminar:层流模型剩余的为常见的湍流模型Material物理属性Fluent求解器中计算区域中默认的物质是Gas，其他物质可以从fluent自带的数据空fluent batabase中调出。
Fluent-第四节求解器设置
网格质量和求解精度
数值误差和网格梯度及网格面上插值相关
建议: – 使用高阶离散格式 (二阶上风, MUSCL) – 尽量让网格和流动方向一致减少伪扩散 – 加密网格 • 足够的网格密度对求解有突变的流动非常有用 ▪ 随着网格尺寸减少，插值误差也减少
• 对非均匀网格，尺寸变化不要太大
▪ 均匀网格的截断误差小 ▪ FLUENT 提供基于网格尺寸梯度的自适应 • 减小网格扭曲度和长细比 ▪ 一般地，避免使用长细比大于5的网格（边界层允许使用更大长细比的 网格） ▪ 优化四边形/六面体网格，使其更接近正交
面上的梯度用多级泰勒级数展开求得
压力的插值方法
使用分离算法时，计算面上压力的插值方法有:
– Standard – 默认格式，对于近边界的沿面法向存在大压力梯度流 动，精度下降（如果存在压力突变，建议改用 PRESTO! ） – PRESTO! – 用于高度旋流，包括压力梯度突变（多孔介质，风 扇模型等）或者计算域存在大曲率的面 – Linear – 当其他格式导致收敛问题或非物理解时使用 – Second-Order – 用于压缩流，不适用多孔介质、风扇、压力突 变以及VOF/Mixture 多相流 – Body Force Weighted – 用于大体积力的情况，如高瑞利数自然 对流或高旋流
插值方法（梯度）
为了得到扩散通量、速度导数，以及高阶离散格式，都需要求解 变量的梯度
单元中心的变量梯度由以下三种方法得到:
– Green-Gauss Cell-Based – 可能会引起伪扩散 – Green-Gauss Node-Based – 更精确，更少伪扩散，建议对三角 形/四面体网格采用 – Least-Squares Cell-Based – 建议对多面体网格采用，精度和属 性同Node-based
关于FLUENT Adjoint伴随求解器的用法
关于伴随求解器伴随求解器的思路：（1）首先算初始流场，算到完全收敛为止。
如果不收敛的话，在做adjoint敏感性分析的时候可能不准，而且进一步计算会受不收敛流场的影响，导致难以判断（2）然后转入激活伴随求解器正常的话会在下拉菜单里面看到多出了伴随求解器的选项。
（3）然后开始设置伴随求解器的目标observables，在create的时候会发现一系列的目标选项，有直接的物理量也有通过运算得到的物理量。
比如受力，力矩，旋流，压降，固定值，表面积分再比如比率，产量，线性组合，算术平均，平均变差（均匀性），一元操作关系这样创建变量类型之后就可以定义其最大最小值了，并直接评估初始流场里面关于这个目标值的初始情况。
注意不同的目标变量类型对应后面定义的时候设置也是不同的。
（4）定义好目标变量及其类型之后就转入伴随求解器的定义，最新的V15里面对这个地方进行了改进，可以指定流场求解器和伴随求解器各自的计算格式。
（5）然后转入求解器控制页面，一般用默认的设置就可以了。
（6）然后设定监控，最好手动点一下plot。
然后就可以开始运行计算了。
（7）计算完成之后有一个numerical scenarios数值探索，可以选择别的不同的算法试一下。
进一步提升敏感性计算的精度。
（8）然后转入report页面，通过初步计算的形式反映和目标有相关性的边界对目标值的敏感性贡献。
（9）然后通过后处理云图和矢量箭头显示敏感性因子。
（10）然后就可以转入控制体设定阶段。
控制体设好之后一定要点一下update更新设定，这样左下角的变形控制才能激活。
关于scale factor的设定，这个设定是控制变形量的，当然这个变形量就直接关系到目标的变化，因此，可以试点一下expected change这个按钮，通过GUI打印出来的目标值变化测试scale factor 这个值是往大的变还是往小的变，所以正负这些，大于1还是小于1这些都不一定。
要观察实际目标变量的变化。
Fluent学习资料教程集锦02-FLUENT求解器基础
读入网格 – Zones
plate plate-shadow wall
outlet inlet
fluid (cell zone)
Default-interior zone(s) can always be ignored.
• 本例中，有两个域 (fluid-upstream and fluiddownstream).
附录
FLUENT Journals • FLUENT 可以使用journal 文件以批处理方式 运行
• journal 是包括TUI命令的文本文件
• FLUENT TUI 允许命令的缩写，如 – ls 列表工作目录下的文件 – rcd 读入 case 和data 文件 – wcd 写 case 和 data 文件 – rc/wc 读/写 case 文件 – rd/wd 读/写 data 文件 – it 迭代
– Edge 面的边（由两个节点定义）
– Face 单元的边界，由一组边定义
– Cell 域离散的控制体
– Zone 一系列节点、边、面或单元的集合
• 计算域由以上所有的信息组成
– 对纯流动问题，域只包括流体域
– 对共轭换热问题，或流固耦合问题，域还 会包含固体域
• 边界条件设置在面上
• 材料属性和源项设置在单元上
缩放网格，选择量纲
• FLUENT读入网格文件后，所 有的维度默认是以米为单位 的 – 如果你的模型不是以米为 单位建立的，你需要缩放 – 网格缩放后需要确认一下 计算域的大小。
• 如果是在 Workbench下读入 网格，不需要缩放。然而， 量纲默认为 MKS 系统
• 如果需要，可以使用混合的 量纲系统。 – FLUENT 默认使用国际单 位 SI – 在 Set Units 面板中，可以 使用任意的量纲。
第22章 fluent求解器的使用63
第22章 fluent求解器的使用63使用求解器本章介绍FLUENT求解器的结构以及使用方法。
目录数值格式概况离散分离解耦合解求解器的使用概况离散差分格式的选择选择压力速度耦合方法设定松弛因子改变Courant数Turning On FAS Multigrid设定解的限制解的初始化计算监视解的收敛性计算期间命令的执行收敛性与稳定性数值格式概况FLUENT提供两种数值求解方法：分离解法("FLUENT/UNS")和耦合解法("RAMPANT")。
Fluent的两种解法都可以解守恒型积分方程，其中包括动量、能量、质量以及其他标量如湍流和化学组分的守恒。
在两种情况下都应用了控制体技术，它包括：使用计算网格对流体区域进行划分对控制方程在控制区域内进行积分以建立代数方程，这些代数方程中包括各种相关的离散变量如：速度、压力、温度以及其他的守恒标量离散方程的线化以及获取线性方程结果以更新相关变量的值两种数值方法采用相似的离散过程——有限体积，但线化的方法以及离散方程的解法是不同的。
首先我们在离散解法与耦合解法中讨论一般的解法，然后讨论一下线性显式与隐式中的线化方法分离解方法分离求解器原来是FLUENT 4和FLUENT/UNS所用的算法。
使用该方法，控制方程是分离解出的（即：一个一个的解）。
因为控制方程是非线性的（还是耦合的），所以在得到收敛解之前，必须进行迭代。
下面是对每步迭代的介绍：1. 在当前解的基础上，更新流体属性（如果计算刚刚开始，流体的属性用初始解来更新）2. 为了更新流场，u，v和w的动量方程用当前压力和表面质量流量按顺序解出。
3. 因为第一步得到的速度可能在局部不满足连续性方程，所以从连续性方程和线化动量方程推导出压力校正的泊松方程。
然后解出压力校正方程获取压力和速度场以及表面质量流量的必要校正从而满足连续性方程。
4. 在适当的地方，用前面更新的其它变量的数值解出湍流、能量、组分与及辐射等标量。
FLUENT求解器的结构以及使用方法
FLUENT求解器的结构以及使用方法FLUENT是一种流体动力学仿真软件，由ANSYS公司开发的。
它被广泛应用于工程领域，用于模拟、分析和优化涉及流体运动的问题。
FLUENT的结构主要包括以下几个方面：网格预处理、求解器设置、模型和边界条件、求解计算、后处理和结果分析等。
首先是网格预处理，网格是模拟流体运动的基础。
FLUENT支持多种网格类型，包括结构化网格和非结构化网格。
用户可以使用FLUENT的网格生成工具或其他第三方软件来生成网格。
在网格预处理过程中，用户需要检查网格质量，包括网格的网格精度和网格的规则性，以确保获得准确和可靠的模拟结果。
接下来是求解器设置。
FLUENT提供了多种不同的求解器选项，包括湍流模型、物理模型和辐射模型等。
用户可以根据需要选择适合的求解器。
此外，用户还可以定义计算的边界条件和其他设置参数，以便获得准确和可靠的模拟结果。
然后是模型和边界条件。
用户可以根据具体问题设置模型和边界条件。
例如，如果用户需要模拟流过一个管道的流体运动，他们可以设置管道的结构以及流体的流速、温度和其他属性等。
FLUENT提供了广泛的模型和边界条件选项，以满足不同问题的需求。
求解计算是FLUENT的核心部分。
FLUENT使用迭代方法来求解流体力学方程组。
用户可以选择不同的求解算法和计算参数，以控制求解的精度和速度。
FLUENT还提供了并行计算功能，用户可以利用多个处理器或计算机来加快求解速度。
完成求解计算后，用户可以进行后处理和结果分析。
FLUENT提供了丰富的后处理工具，可以用于可视化模拟结果、生成流线图、计算各种流体参数的统计值等。
用户可以根据需要选择并使用这些工具，以进一步分析和理解模拟结果。
使用FLUENT的方法如下所述：1.网格生成：使用FLUENT的网格生成工具或其他第三方软件生成适当的网格。
2.FLUENT软件的启动：打开FLUENT软件，加载所需的网格文件。
3.求解器设置：选择适当的求解器选项，设置相应的模型和边界条件。
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FLUENT求解器介绍
Segregated Solver
该算法源于经典的SIMPLE算法。
其适用范围为不可压缩流动和中等可压缩流动。
这种算法不对Navier-Stokes方程联立求解，而是对动量方程进行压力修正。
该算法是一种很成熟的算法，在应用上经过了很广泛的验证。
这种方法拥有多种燃烧、化学反应及辐射、多相流模型与其配合，适用于汽车领域的CFD模拟。
Coupled Explicit Solver
这种算法由Fluent公司与NASA联合开发，主要用来求解可压缩流动。
该方法与SIMPLE算法不同，而是对整个Navier-Stokes方程组进行联立求解，空间离散采用通量差分分裂格式，时间离散采用多步Runge-Kutta格式，并采用了多重网格加速收敛技术。
对于稳态计算，还采用了当地时间步长和隐式残差光顺技术。
该算法稳定性好，内存占用小，应用极为广泛。
Coupled Implicit Solver
该算法是其它所有商用CFD软件都不具备的。
该算法也对Navier-Stokes方程组进行联立求解，由于采用隐式格式，因而计算精度与收敛性要优于Coupled Explicit方法，但却占用较多的内存。
该算法另一个突出的优点是可以求解全速度范围，即求解范围从低速流动到高速流动。
FLUENT求解方法的选择
①非耦合求解；②耦合隐式求解；③耦合显式求解，
非耦合求解方法主要用于不可压缩或低马赫数压缩性流体的流动。
耦合求解方法则可以用在高速可压缩流动。
FLUENT默认设置是非耦合求解，但对于高速可压流动，或需要考虑体积力(浮力或离心力)的流动，求解问题时网格要比较密，建议采用耦合隐式求解方法求解能量和动量方程，可较快地得到收敛解。
缺点是需要的内存比较大(是非耦合求解迭代时间的1.5-2.0倍)。
如果必须要耦合求解，但机器内存不够时，可以考虑用耦合显式解法器求解问题。
该解法器也耦合了动量，能量及组分方程，但内存却比隐式求解方法小。
缺点是收敛时间比较长
压力基求解器是从原来的分离式求解器发展来的，按顺序一次求解动量方程、压力修正方程、能量方程和组分方程及其他标量方程，如湍流方程等，和之前不同的是，压力基求解器还增加了耦合算法，可以自由在分离求解和耦合求解之间转换，耦合求解就是一次求解前述的动量方程、压力修正方程、能量方程和组分方程，然后再求解其他标量方程，如湍流方程等，收敛速度快，但是需要更多内存和计算量。
区别1：压力基求解器主要用于低速不可压缩流动的求解，而密度基方法则主要针对高速可压缩流动而设计，，但是现在两种方法都已经拓展成为可以求解很大流动速度范围的求解方法。
两种求解方法的共同点是都使用有限容积的离散方法，但线性化和求解离散方程的方法不同。
区别2：密度基求解器从原来的耦合求解器发展来的，同时求解连续性方程、动量方程、能量方程和组分方程。
然后依次再求解标量方程。
（注：密度基求解器不求解压力修正方程，因为其压力是由状态方程得出的）。
密度基求解器收敛速度快，需要内存和计算量比压力基求解器要大！。