FLUENT求解器设置
ANSYSFLUENT培训教材之求解器设置
Calculate a solution
Modify solution parameters or grid
Check for convergence
Yes
No
Check for accuracy
No
Yes Stop
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求解器选择
中有两种求解器 – 压力基和密 度基。
求解过程概览
求解参数 选择求解器 离散格式 初始条件 收敛 监测收敛过程 稳定性 设置松弛因子 设置 加速收敛 精度 网格无关性 自适应网格
Set the solution parameters
Initialize the solution
Enable the solution monitors of interest
启动 初始化 压力基求解器: 密度基求解器: 当选择密度基求解器后在 里可见
在粗网格上用多重网格求解 通过 命令来设置
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培训教材 第四节：求解器设置
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概要
使用求解器（求解过程概览） 设置求解器参数 收敛 定义 监测 稳定性 加速收敛 精度 网格无关性 网格自适应 非稳态流模拟（后续章节中介绍） 非稳态流问题设置 非稳态流模型选择 总结 附录
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初始化
要求所有的求解变量有初始 值
更真实的初值能提高收敛稳 定性，加速收敛过程.
有些情况需要一个好的初值
在特定区域对特定变量单独 赋值
FLUENT参数设置
FLUENT参数设置1.网格设置：网格是影响仿真结果的重要因素，所以正确的网格设置非常重要。
(a)边界条件：首先，根据你的仿真模型，设置边界条件。
例如，如果你仿真的是空气流动在一个封闭空间中的问题，那么你需要设置墙壁、入口和出口的边界条件。
确保边界条件被准确地定义。
(b)网格划分：在网格划分中，你需要考虑网格精度和计算时间的平衡。
较精细的网格可以提供更准确的结果，但也会增加计算时间和内存需求。
所以要在增加精度和处理时间之间进行权衡。
(c)边界层网格：根据流场的特性，添加适当的边界层网格来更精确地捕捉均流条件。
(d)网格独立性：进行网格独立性分析，即通过在不同的网格细度上进行仿真，来判断模型结果是否收敛并保持一致。
2.物理模型设置：选择适当的物理模型是实现精确仿真的关键。
(a)流体模型：根据实际情况选择合适的流体模型。
例如，对于气体流动问题，可以选择标准的理想气体模型。
(b) 物理现象：考虑你希望研究或模拟的物理现象，并选择相应的模型。
例如，如果你希望研究湍流流动，可以选择湍流模型如k-epsilon模型。
(c)进一步模型设置：根据具体问题的特点，可以选择开启其他模型参数。
例如，对于多相流问题，需要开启相应的多相流模型。
3.数值设置：数值设置对于FLUENT的结果准确性和收敛性都有很大的影响。
(a)时间步长：根据仿真的时间尺度，选择适当的时间步长。
过大的时间步长可能导致不准确的结果，而过小的时间步长会增加计算时间。
(b)收敛准则：选择合适的收敛准则，例如残差的阈值。
一般来说，残差在迭代过程中应达到稳定状态，并且误差足够小。
(c)迭代方案：选择合适的求解器和预处理器。
FLUENT提供了多种求解器和预处理器的选择，根据具体问题进行设置。
4.结果输出：为了更好地理解仿真结果，合理的结果输出设置是必要的。
(a)监控参数：选择与你的研究目的相关的参数，如速度、温度、压力等，并设置相应的监控点。
(b)数值图表：选择合适的结果图表，如速度矢量图、压力分布图等，以更直观地观察结果。
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
fluent设置
FLUENT设置（1）读入网格，file→read→case；（2）检查网格，确保最小体积为正，grid→check；（3）缩放网格，grid→scale；（4）光顺/交换网格，grid→smooth/swap，直至number swapped为0；（5）求解器设置，define→models→solver，都是默认值（设置为分离求解器、隐式算法、三维空间、稳态流动、绝对速度、压力梯度为单元压力梯度计算）；（6）设置计算模型，define→models→viscous，选用标准k-ε模型或RNG k-ε，其他保持默认设置；（7）设置运行环境，define→operating condition，参考压力选用默认值，不计重力，位置选在泵进口边；首先display→grid观察来流方向（对于叶轮要运用右手准则）然后将grid→scale中来流方向的值复制给define→operating condition（8）设置转速单位，define→units，改为rpm；（9）定义材料，define→materials，选择water-liquid即清水（若Fluent Fluid Materials中没有water-liquid，则点击Fluent Database在Fluent Fluid Materials中选择water-liquid）；（10）设置交界面，define→grid interface；（11）定义边界条件，define→boundary conditions；如图部分典型边界条件设置蜗壳叶轮叶轮壁面蜗壳壁面进口出口（12）设置求解参数，solve→controls→solution，选择SIMPLE算法；（13）监视残差，solve→monitors→residual，修改收敛精度为10-5，并显示残差，solve→monitors→surface，同时监测进出口面上的总压；（14）初始化流场，solve→initialize→initialize，在Solution initialization选项中的reference frame中选择relative to cell zone，all zones；（15）保存case文件，file→write→case；（16）开始迭代计算，solve→iterate。
Fluent使用指南2
第一步：网格1、读入网格（File→Read→Case）2、检查网格（Grid→Check）3、平滑网格（Grid→Smooth/Swap）4、更改网格的长度单位（Grid→Scale）5、显示网格（Display→Grid）第二步：建立求解模型1、保持求解器的默认设置不变（定常）2、开启标准K-ε湍流模型和标准壁面函数Define→Models→Viscous第三步：设置流体的物理属性ari→Density→viscosity→第四步：设置边界条件对outflow、velocity-inlet、wall 采用默认值第五步：求解1、Solv→Controls→Solution中，Discretitation→Pressure→standardPressure→Momentum→2、Solution Initialization→all zone3、Residual Monitors→Plot第六步:迭代第七步：进行后处理第八步：1、Define→Model→Evlerian2、在Vissous Model→K-epsilon Multiphase Model→Mixture 第九步：在Define Phase Model→Discrete phase ModelInteraction↓选中→Interaction With Continuous PhaseNomber of Continuous PhaseInteractions per DPM Interaction第十步：设置物理属性第十一步：Define→Operating →重力加速度Define→Boondary Conditionsflvid→Mixture→选中Sovrce Terms 其他默认Phase-1→选中Sovrce Terms 其他默认Phase-2→选中Sovrce Terms 其他默认inflow→Mixture→全部默认Phase-1→全部默认Phase-2→Multiphase→Volume Fraction→其他默认outflow→Mixture→默认Phase-1→默认Phase-2→默认wall→Mixture→全部默认Phase-1→默认Phase-2默认第十二步：Slove→Controls→Slution Controls→Pressure→Momentum→其余默认第十三步：千万不能再使用初始化第十四步：进行迭代计算截Z轴上的图:在Surface→iso↓Surface of constant↓Grid↓然后选x、y、z轴（根据具体情况而定）↓在Iso-Values→选取位置C的设置在New Surface Name中输入新各字→点创建然后在Display→Grid→Edge type→Feature→选中刚创建的那个面，然后Display查看刚才那面是否创建对最后在Display→Contours→Options→Filled→Surface→选中面，然后Display。
典型的Fluent计算步骤设置
典型的Fluent计算步骤设置1.导入mesh文件; file/rade/case （mesh文件是事先用Gambit或其他软件画好的网格文件）2.设置交界面；define/grid interfaces （如果模型中没有交界面，略去此步骤）3.调整网格尺寸; grid/scale （Gambit采用的是mm单位，Fluent采用的是m单位，需要转化一下）4.检查网格; grid/check5.加载UDF; define/user-difined/functions/interperted (如果没有使用UDF自定义边界条件或物性参数，略去此步骤)6.设置计算模型6-1 求解器；difine/models/solver6-2 能量方程；define/models/energy6-3 粘性条件；define/models/visous （计算无粘流体时，略去此步骤）7.设置物性条件；define/materials8.设置运行参数；define/operating conditions9.设置边界条件；define/boundary conditions10.设置解算器；solve/controls/solution11.初始化；solve/initialize/initialize12.设置监控12-1 残差监控；solve/monitors/residual12-2 某个面处参数监控；solve/monitors/surface13.设置自动保存；file/write/atuo save （最好设置每隔一定计算步自动保存，以免突然停电了导致计算的东西付之东流）14.设置动画保存；solve/animate15.保存case；file/write/cases16.迭代计算；solve/iterate。
fluent常用tui命令
FLUENT常用TUI命令Fluent是一种流行的开源计算流体动力学（CFD）软件，用于模拟流体流动和热传递等问题。
为了方便用户操作，Fluent提供了一套命令行工具（TUI），使用户能够在终端界面中进行交互式的模拟操作。
本文将介绍Fluent TUI的常用命令，帮助用户更好地利用命令行进行模拟和分析。
1. 启动Fluent TUI在终端中启动Fluent TUI的命令为：bashfluent 3d -tui这将启动Fluent的文本用户界面，用户可以通过键盘输入进行交互。
2. 基本操作2.1 文件操作导入案例文件：bash/file/read-case-data case_file.cas保存案例文件：bash/file/write-case-data case_file.cas2.2 网格操作导入网格文件：bash/file/read-case-mesh mesh_file.msh保存网格文件：bash/file/write-case-mesh mesh_file.msh2.3 求解器设置选择求解器：bash/define/models/solver/choose-flow设置迭代次数：bash/solve/iterate 1003. 模拟操作3.1 边界条件设置设置速度入口边界条件：bash/define/boundary-conditions/velocity-inlet velocity_inlet_name设置压力出口边界条件：bash/define/boundary-conditions/pressure-outlet pressure_outlet_name 3.2 物理模型设置开启湍流模型：bash/define/models/turbulence/k-epsilon设置离散方法：bash/define/models/discrete-ordinates4. 结果输出4.1 输出场变量设置输出压力场：bash/solve/monitors/residuals/pressure设置输出速度场：bash/solve/monitors/residuals/velocity4.2 结果文件输出场变量到文件：bash/file/write-data field_data_file.txt导入场变量文件：bash/file/read-data field_data_file.txt5. 后处理5.1 图形输出生成速度场图形：bash/display/contour velocity-magnitude生成压力场图形：bash/display/contour pressure5.2 报告生成生成报告文件：bash/file/write-report report_file.txt查看报告：bash/file/read-report report_file.txt6. 模拟控制6.1 开始计算启动计算：bash/solve/initialize/initialize-flow/solve/iterate 1006.2 结束计算停止计算：bash/solve/kill-process7. 注意事项与常见问题命令大小写敏感：在Fluent TUI中，命令是大小写敏感的，确保输入命令时使用正确的大小写。
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
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FLUENT求解器设置主要包括：1、压力-速度耦合方程格式选择2、对流插值3、梯度插值4、压力插值
下面对这几种设置做详细说明。
一、压力-速度耦合方程求解算法
FLUENT中主要有四种算法：SIMPLE，SIMPLEC，PISO，FSM
(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
(4)Fractional Step Method (FSM)对非定常流的分步方法。
用于NITA格式，与PISO具有相同的特性。
二、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）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。
三、梯度插值梯度插值主要是针对扩散项。
FLUENT有三种梯度插值方案：green-gauss cell-based，Green-gauss node-based，least-quares cell based.
（1）格林-高斯基于单元体。
求解方法可能会出现伪扩散。
（2）格林-高斯基于节点。
求解更精确，最小化伪扩散，推荐用于三角形网格上
（3）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。
四、压力插值压力基分离求解器主要有五种压力插值算法。
（1）标准格式（Standard)。
为FLUENT缺省格式，对大表妹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。