FLUENT各种求解器介绍和应用领域
介绍计算流体力学通用软件——Fluent
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FLUENT 软件简介
发动机子模型介绍： 1.喷雾模型
Fluent软件中对喷雾这类气液两相流问题的模拟主要 采用其自带的离散相模型(DPM——Discrete Phase Model)。Fluent提供了如5个喷嘴模型：
弹簧近似光滑法将任意两网格节点之间的连线理想地看成一条弹簧， 并通过近似弹簧的压缩或拉伸实现网格和计算域的改变。该方法网格 拓扑不变，无需网格的插值处理，对结构化（四边形、六面体）和非 结构化（三角形、四面体）网格同样适用。但不适合于大变形情况， 当计算区域变形较大时，变形后的网格质量变差，严重影响计算精度。 动态分层法在运动边界相邻处根据运动规律动态增加或减少网格层 数，以此来更新变形区域的网格。该方法适用于结构化网格，通过设 置适当的分层和缩减系数，更新后的网格依然为较为均匀的结构化网 格，对计算精度影响较小。对于运动域具有多自由度和任意变形情况， 该方法处理起来非常困难。 网格重生方法在整个网格更新区域内依据设定的最大和最小网格尺 寸判断需要进行网格重生的网格，并依据设置的更新频率进行网格重 生处理。该方法适用于非结构化网格，能够较好的应用于任意变形的 计算区域处理。
软件特点及用户对其优缺点评价
优点： (1 )功能强 ,适用面广。包括各种优化物理模型 ,如 :计算流体流动和热传导模 型 (包括自然对流、定常和非定常流动 ,层流 ,湍流 ,紊流 ,不可压缩和可压缩流动 , 周期流 ,旋转流及时间相关流等 ) ;辐射模型 ,相变模型 ,离散相变模型 ,多相流模型 及化学组分输运和反应流模型等。对每一种物理问题的流动特点 ,有适合它的数 值解法 ,用户可对显式或隐式差分格式进行选择 ,以期在计算速度、稳定性和精度 等方面达到最佳； (2 )高效 ,省时。Fluent将不同领域的计算软件组合起来 ,成为CFD计算机软件 群 ,软件之间可以方便地进行数值交换 ,并采用统一的前、后处理工具 ,这就省却 了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动 ,而 可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上； (3 )建立了污染物生成模型。包括NOX 和ROX(烟尘 )生成模型。其中NOX 模型 能够模拟热力型、快速型、燃料型及由于燃烧系统里回燃导致的NOX的消耗。而 ROX 的生成是通过使用两个经验模型进行近似模拟 ,且只使用于紊流； (4 )适用范围广，FLUENT含有多种传热燃烧模型及多相流模型，可应用于从可 压到不可压、从低速到高超音速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混 合等几乎所有与流体相关的领域； 缺点：二次开发用c语言不方便；
fluent基本介绍
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FLUENT基础知识总结
FLUENT基础知识总结Fluent是一种专业的计算流体动力学软件，广泛应用于工程领域，用于模拟流体动力学问题。
下面是关于Fluent软件的基础知识总结。
1. Fluent软件概述：Fluent是一种基于有限体积法的流体动力学软件，可用于模拟和分析包括流体流动、传热、化学反应等在内的多种物理现象。
它提供了强大的求解器和网格生成工具，可处理各种复杂的流体问题。
2.求解器类型：Fluent软件提供了多种类型的求解器，用于求解不同类型的流体动力学问题。
其中包括压力-速度耦合求解器、压力-速度分离求解器、多相流求解器等。
用户可以根据具体的问题选择合适的求解器进行模拟计算。
3.网格生成：网格生成是流体模拟中的重要一步，它将复杂的物理几何体离散化成小的几何单元，用于计算流体动力学的变量。
Fluent提供了丰富的网格生成工具，包括结构化网格和非结构化网格。
用户可以通过手动创建网格或使用自动网格生成工具来生成合适的网格。
4.区域设置：在使用Fluent进行模拟计算之前，需要对模拟区域进行设置。
区域设置包括定义物理边界条件、初始化流场参数、设定物理模型参数等。
这些设置将直接影响到最终的模拟结果，因此需要仔细调整和验证。
5.模拟计算过程：模拟计算的过程主要包括输入网格、设置求解器和边界条件、迭代求解控制以及输出结果。
在模拟过程中，用户可以根据需要对物理模型参数、网格精度等进行调整，以获得准确的计算结果。
6.模型与边界条件：Fluent提供了多种物理模型和边界条件设置，包括连续介质模型、湍流模型、辐射模型、化学反应模型等。
用户可以根据具体问题选择合适的模型和边界条件，并根据需要进行参数调整。
7.结果分析：模拟计算结束后，用户可以对计算结果进行分析和后处理。
Fluent提供了丰富的后处理工具，可以对流动场、温度场、压力场等进行可视化展示、数据提取和统计分析。
这有助于用户深入理解流体动力学问题并作出合理的决策。
8.并发计算：Fluent支持并发计算，即使用多台计算机进行模拟计算，以提高计算速度和效率。
FLUENT中的分离和耦合求解器
简要对这二者说明一下，给自己做个小总结：1、分离求解器是基于压力的求解器，Pressure Based。
具体求解过程是：按顺序逐一的求解个方程，也就是现在全部网格上解出一个方程如u动量方程，然后再解另外一个方程如v动量方程；由于控制方程为非线性且相互之间耦合，因此在得到收敛解之前要经过多轮迭代。
耦合求解器是基于密度的求解器，Density Based。
具体求解过程是：同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组，然后再逐一的求解湍流等标量方程；由于控制方程为非线性且相互之间耦合，因此在得到收敛解之前要经过多轮迭代。
2、分离求解器只采用隐式方案进行控制方程的线性化；耦合求解器可采用隐式或显式两种方案进行控制方程的线性化。
3、分离求解器以前主要用于不可压流动和微可压流动，而耦合求解器用于高速可压流动。
现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动。
但是，当计算高速可压流动时，耦合求解器比分离求解器更有优势。
FLUENT默认使用分离求解器，但是对于高速可压流动、由强体积力（如浮力活着旋转力）导致的强耦合流动，或者在非常精细的网格上求解流动时要考虑使用耦合求解器。
4、耦合求解耦合了流动和能量方程，精度较高，收敛较快。
但是耦合隐式求解器占用的内存较大，约为分离求解器的1.5~2倍；耦合显式求解器虽然也耦合了流动和能量方程，但所占的内存比耦合隐式求解器的要小，当然收敛性也相应差一些。
5、在FLUENT中选择两种求解器时求解设置的不同：（1）选择基于压力的分离求解器，可以在Solution Methods中对Pressure-Velocity Coupling Scheme进行选择。
默认是SIMPLE，稳态流动可以选择SIMPLEC方法，可以使用较大的亚松弛因子而不至于求解发生不稳定；瞬态流动可以选择PISO。
基于密度的耦合求解器，没有这一项。
（2）选择基于压力的分离求解器，可以在Solution Controls中通过对Under-Relaxation Factors进行设置来控制求解过程的稳定性与收敛速度问题。
CFD软件的对比
CFD软件的对比1、fluent 2006完成被ansys收购！美国，有限体积法FVM法，Fluent已经开发的产品如下：广泛应用！支持c\c++语言开发。
FLUENT6.2---基于非结构化网格的通用CFD求解器，以前的是结构网格求解器，如4.5、5.5版的；Fluent的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
基于上述思想，Fluent开发了适用于各个领域的流动模拟软件，这些软件能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其它复杂的物理现象，软件之间采用了统一的网格生成技术及共同的图形界面，而各软件之间的区别仅在于应用的工业背景不同，因此大大方便了用户。
GAMBIT——专用的CFD前置处理器（几何/网格生成），FLUENT系列产品皆采用FLUENT 公司自行研发的Gambit前处理软件来建立几何形状及生成网格，是一具有超强组合建构模型能力之前处理器，然后由Fluent进行求解。
Fidap——基于有限元方法的通用CFD求解器，为一专门解决科学及工程上有关流体力学传质及传热等问题的分析软件，是全球第一套使用有限元法于CFD领域的软件，其应用的范围有一般流体的流场、自由表面的问题、紊流、非牛顿流流场、热传、化学反应等等。
FIDAP 本身含有完整的前后处理系统及流场数值分析系统。
对问题整个研究的程序，数据输入与输出的协调及应用均极有效率。
Polyflow——针对粘弹性流动的专用CFD求解器，用有限元法仿真聚合物加工的CFD软件，主要应用于塑料射出成形机，挤型机和吹瓶机的模具设计。
Mixsim——针对搅拌混合问题的专用CFD软件，是一个专业化的前处理器，可建立搅拌槽及混合槽的几何模型，不需要一般计算流力软件的冗长学习过程。
完整word版,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
作者：Simwe 来源：发布时间：2011-07-25
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。