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。
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
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。
第22章 fluent解算器的使用
使用求解器数值格式概况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。
5. 当包含相间耦合时，可以用离散相轨迹计算来更新连续相的源项。
6. 检查设定的方程的收敛性。
直到满足收敛判据才会结束上述步骤。
Figure 1: 分离求解器方法概述耦合解方法耦合求解器原来用于RAMPANT。
该方法同时解连续性、动量、能量以及组分输运的控制方程（即：耦合在一起）。
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。
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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Model
slover
slover: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。
假如在数据库中找不到所需要的饿物质，可以根据相关资料直接在name中输入相应的物资名称，并在properties对应的选项中输入已知的值，最后单击change/creat按钮，然后单击弹出的对话框的YES。
Operating conditions：操作条件
Operating pressure（pacal）操作压力（帕）
若考虑重力需要把重力选项给勾选上。
Boundary conditions：边界条件
在type中选定Velocity inlet弹出的对话框
Momentum：动量
Velocity specification method：速度给定方式
Magnitude（大小），normal to boundary 给定速度大小，速度方向垂直于边界
Components：分量形式X/Y/Z-velocity:X/Y/Z分量
Reference frame：参考系
Absolute：绝对速度
Relative to adjacent cell zone：相对于邻近的网格区域
velocity magnitude：速度大小
turbulence：
specification method：湍流定义方法
intensity and hydraulic diameter:强度与水力直径
turbulent intensity：湍流强度
hydraulic diameter：水力直径
在type中选定pressure inlet弹出对话框
Momentum：
Gauge total pressure（pascal）：总压力
Supersonic/intial guage pressure (pascal):初始表压
在type中选定pressure outlet弹出对话框
Gauge total pressure（pascal）：总压力
Backflow direction specification method：回流方向定义方法
normal to boundary:垂直与边界
对于未知的清空，常设为outlet边界类型，若有压力进口，不能采用outlet边界，所以只能采用pressure outlet边界。
Solve 求解
Control—solution
Equation:中显示要求解的方程
Under-relaxation factors：各项松弛因子的设定
Pressure-velocity coupling：压力速度的耦合算法的设定
(1)SIMPLE(semi-implicit method for pressure-linked equations)半隐式连接压力方程方法，是FLUENT的默认格式。
(2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent)。
对于简单的问题收敛非常快速，不对压力进行修正，所以压力松弛因子可以设置为1
(3)Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)。
对非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格适用
Discretization：各项的离散格式
Pressure：压力基分离求解器
（1）标准格式（Standard)。
为FLUENT缺省格式，对大表面边界层附近的曲线发现压力梯度流动求解精度会降低（但不能用于流动中压力急剧变化的地方——此时应该使用PRESTO!格式代替）
（2）PRESTO!主要用于高旋流，压力急剧变化流（如多孔介质、风扇模型等），或剧烈弯曲的区域。
（3）Linear（线性格式）。
当其他选项导致收敛困难或出现非物理解时使用此格式。
（4）second order（二阶格式）。
用于可压缩流动，不能用于多孔介质、阶跃、风扇、VOF/MIXTURE多相流。
（5）Body Force Weighted体积力。
当体积力很大时，如高雷诺数自然对流或高回旋流动中采用此格式。
Momentum：对流插值（动量方程）
FLUENT有五种方法：一阶迎风格式、幂率格式、二阶迎风格式、MUSL三阶格式、QUICK 格式
（1）FLUENT默认采用一阶格式。
容易收敛，但精度较差，主要用于初值计算。
（2）Power Lar.幂率格式，当雷诺数低于5时，计算精度比一阶格式要高。
（3）二阶迎风格式。
二阶迎风格式相对于一阶格式来说，使用更小的截断误差，适用于三角形、四面体网格或流动与网格不在同一直线上；二阶格式收敛可能比较慢。
（4）third-order MUSL(monotone upstream-centered schemes for conservation laws).当地3阶离散格式。
主要用于非结构网格，在预测二次流，漩涡，力等时更精确。
（5）QUICK（Quadratic upwind interpolation）格式。
此格式用于四边形/六面体时具有三阶精度，用于杂交网格或三角形/四面体时只具有二阶精度。