FLUENT的学习总结

FLUENT软件的学习总结

通过这段时间对FLUENT软件的学习，我发现这个软件有庞大的参数设置和边界条件设置，同时要应用好这个软件也需要扎实的流体力学、传热学、导热学等基础知识。在逐步的学习和摸索的过程中我总结有以下几个核心问题需要面对和研究。

第一．GAMBIT软件中的边界设置错误问题

当在gambit中进行边界条件的设置时，路面上方十米处设置辐射源时，只要选择RADIATOR在网格输出时就会出现错误的提示，如选择WALL来作为边界，或者选择其它项时则不会出现这种情况。

请教一些人后，有人认为是网格划分的问题，认为对于网格的划分，要求控制网格的密度，可以遵循从线到面的原则，不能将所有边的网格点都定死，必须有一些边不定义网格，如四边形区域，一般只定义相邻两个边的网格，但是我在重新划分后还是不能解决。后来在gambit2.3.16版本下运行也出现同样的问题。所以现在对辐射面还是暂时设定为WALL，这直接影响到在msh文件导入fluent 后的边界条件设置。

同时在导入FLUENT也会出现如下的错误提示。

第二．Fluent中辐射模型的选用

FLUENT 中可以用5 种模型计算辐射换热问题。这5 种模型分别是离散换热辐射模型（DTRM）、P-1 辐射模型、Rosseland 辐射模型、表面辐射（S2S）模型和离散坐标（DO）辐射模型。这五种模型究竟哪一种最适合路面对空气辐射的情况，由于没找到相关的算例，只能预估选择模型，根据看一些辐射算例和相关论坛，总结出要从以下几个方面去考虑：

（1）光学厚度：可以用光学厚度（optical thickness）作为选择辐射模型的一个指标，看到一些论坛上关于光学厚度选模型的文章，由于我的模型的介质是空气，而空气的光学厚度相对其他介质比较小，所以选用P-1 模型或DO 模型，DO 模型的计算范围更大，但是同时计算量也更大，对计算机要求更高。

（2）散射：P-1、Rosseland 和DO 模型均可以计算散射问题，而DTRM 模型则忽略了散射的影响。考虑到本模型初步并不考虑路面上方空气的散射问题，所以这四种模型中选择DTRM模型或DO模型，只是还不知道如何在DO模型中消除散射的影响。

（3）局部热源：在带有局部热源的问题中，DO 模型是这种问题最合适的计算方法。如果采用足够多的射线，也可以用DTRM 模型进行计算。因为本模型初步把太阳考虑为局部热源，所以选用DO模型。

通过上面的分析，初步决定采用DO 模型来进行计算，但一些算例中指出，由于DO 模型对网格划分精度的要求比较高，在辐射计算时很难收敛，所以在网格划分上不能过分精细，由于还没有建模成功，这也只是一个潜在的问题。

第三．太阳加载模型的选用

在最初的建模思想中，主要是想把太阳模拟成一个平面的辐射源，来计算辐

射源与路面之间的温度场，但随着深入的学习我发现高版本的FLUENT（如fluent6.3）软件中有太阳计算器，可以直接模拟太阳动态的对路面辐射，所以我找了一个较高版本的FLUENT软件，如下图

如图，在选择DO模型后，solar load(太阳照射量)下有两种模式solar ray tracing和do irradiation。因为我选择的是DO模型，所以考虑后一种模式Do Irradiation。关于太阳加载的算例不多，我只找到一个关于室内通风算例中有用到太阳加载模型，我想随着模型的逐步成型，在后期的模型建立中一定会用到太阳加载，也可以更真实的模拟现场的环境。

第四．壁面边界条件的输入

对于壁面的边界条件也是模型设置的关键，设置不当将直接影响到计算的结果，误差会很大，在求解能量方程时，可以定义的热力学条件有5 种：

（1）固定热通量。 (Heat flux)

（2）固定温度。 (Temperature)

（3）对流热交换。 (Convection)

（4）外部辐射热交换。 (Radiation)

（5）外部辐射与对流混合热交换。(Mixed)

因为辐射和对流的混合热交换复杂的多，在初步的模型中我打算只考虑辐射热交换，也就是第四种条件情况，碰到困难的地方是参数该如何来进行设置，共有七个参数需要确定，如设定External Emissivity（外部辐射率），查了相关的资料，测试太阳辐射下对乘客车厢的降温的ACC系统一般采用0.5左右的辐射率，而其它有些相近的算例有的辐射率却接近1。在我们自己的模型中，除路面外，其它壁面的辐射率应该考虑为多少，是一个要解决的重要问题，当然还有如热交换率、自由流温度、传热系数等等参数需要确定，由于没有相关的算例，只能逐渐的摸索和尝试。

总结：

在对于FLUENT软件的学习和认识过程中，基础知识的重要性凸现出来，也感觉到自己此前想直接应用软件的想法不是很现实，因为在软件中有大量的流体力学定理和方程的参数设定，只有真正懂了和了解这些定理和方程，才能灵活应用，

所以想学通FLUENT，要掌握流体力学、热力学和传热学等多门课程。但我们课题毕竟是仅仅应用软件的辐射传热部分，我想如果有相关的算例和相关专家的指导应该会事半功倍。

在逐渐的发现问题和解决问题的过程中，我自己的思路也慢慢清晰起来，看到困难同时也看到希望，只要初步的模型建立好，后期的模型扩展和完善将相对容易很多。