Fluent模型使用技巧
1.多相流动模式
我们可以根据下面的原则对多相流分成四类：
?气-液或者液-液两相流：
o气泡流动：连续流体中的气泡或者液泡。
o液滴流动：连续气体中的离散流体液滴。
o活塞流动:在连续流体中的大的气泡
o分层自由面流动：由明显的分界面隔开的非混合流体流动。
?气-固两相流：
o充满粒子的流动：连续气体流动中有离散的固体粒子。
o气动输运：流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。最典型的模式有沙子的流动，泥浆流，填充床，以及各向同性流。
o流化床：由一个盛有粒子的竖直圆筒构成，气体从一个分散器导入筒内。从
床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。改变气体的流量，就会有气泡不断
的出现并穿过整个容器，从而使得颗粒在床内得到充分混合。
?液-固两相流
o泥浆流：流体中的颗粒输运。液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗
粒的流动。在泥浆流中，Stokes数通常小于1。当Stokes数大于1时，流动成为流化（fluidization）了的液-固流动。
o水力运输:在连续流体中密布着固体颗粒
o沉降运动:在有一定高度的成有液体的容器内，初始时刻均匀散布着颗粒物
质。随后，流体将会分层，在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤
积层，在顶部出现了澄清层，里面没有颗粒物质，在中间则是沉降层，那里
的粒子仍然在沉降。在澄清层和沉降层中间，是一个清晰可辨的交界面。
?三相流(上面各种情况的组合)
各流动模式对应的例子如下：
?气泡流例子：抽吸，通风，空气泵，气穴，蒸发，浮选，洗刷
?液滴流例子：抽吸，喷雾，燃烧室，低温泵，干燥机，蒸发，气冷，刷洗?活塞流例子：管道或容器内有大尺度气泡的流动
?分层自由面流动例子：分离器中的晃动，核反应装置中的沸腾和冷凝
?粒子负载流动例子：旋风分离器，空气分类器，洗尘器，环境尘埃流动
?风力输运例子：水泥、谷粒和金属粉末的输运
?流化床例子：流化床反应器，循环流化床
?泥浆流例子:泥浆输运，矿物处理
?水力输运例子：矿物处理，生物医学及物理化学中的流体系统
?沉降例子：矿物处理
2.多相流模型
FLUENT中描述两相流的两种方法:欧拉一欧拉法和欧拉一拉格朗日法，后面分别简称欧拉法和拉格朗日法。欧拉法即为两相流模型，拉格朗日法即为离散相模型
欧拉法着眼于空间的点，基本思想是考察空间一个点上的物理量及其变化。在欧拉方法中，FLUENT将不同的相被处理成互相贯穿的连续介质。各相的体积率是时间和空间的连续函数，其体积分率之等于1。欧拉法中两相流模型包括:VOF(the volumeoffluid)模型，混合模型和欧拉一欧拉模型
VOF模型(Volume of Fluid Model)
混合模型(Mixture Model)
●欧拉模型(Eulerian Model)
2.1VOF模型(Volume of Fluid Model)
VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题，在处理两相流中，假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1，如果α1=0，表示该控制容积中不含第一相，如果α1=1，则表示该控制容积中只含有第一相，如果0<α1<1，表示该控制容积中有两相交界面；
VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积，其方法占内存小，是一种简单而有效的方法。
VOF模型在应用的过程中存在某些局限性:
(l)在利用该模型进行模拟时要求所有的控制体积必须被任何一种流体相
或混合相所填满，即不能存在无流体流动的区域;
(2)只允许一相流体是可压缩的;
(3)很难对具有混合物料和反应存在的流动进行模拟;
(4)相间存在较大速度差时，界面的速度精度会受到很大的影响。
2.2混合模型(Mixture Model)
混合模型(Mixture Model)是一种简化的两(多)相流模型，它使用单流体方用于模拟各相有不同速度的两(多)相流，但是假定了在短空间尺度上局部的，相
之间的耦合很强。同时也用于模拟有强烈藕合的各向同性相流和各相以相度运动的两(多)相流。混合模型可以通过求解混合相的动量、连续性和能量，第二相的体积分率方程，以及相对速度的代数表达式模拟多相(fluldorculate)。
典型的应用包括低负载的粒子负载流，沉降，旋风分离器以及气相容很低的泡状流。混合物模型也可用于没有离散相相对速度的均匀多相流。
用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型；
考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用；使用了滑移速度的概念，允许相以不同的速度运动；
用于模拟各相有不同速度的多相流；也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流；
缺点：界面特性包括不全，扩散和脉动特性难于处理。
2.3欧拉模型(Eulerian Model)
欧拉一欧拉模型(Euler-Euler Model)是两(多)相流中最复杂的两(多)相流模型，也称为双流体模型。连续相与分散相被视为连续的一体。欧拉一欧拉模型对每一相都建立动量方程和连续性方程，通过压力和相间交换系数的藕合来计算求解。
欧拉模型的应用包括气泡柱、颗粒悬浮以及流化床的模拟。有人将其成功地应用欧拉-模型模拟了鼓泡塔中两(多)相流的模拟及气泡聚并和破碎的影响。
欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型；
把颗粒和气体看成两种流体，空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温度和密度，这些流体其存在同一空间并相互渗透，但各有不同的体积分数，相互间有滑移；
颗粒群与气体有相互作用，并且颗粒与颗粒之间相互作用，颗粒群紊流输运取决于与气相间的相互作用而不是颗粒间的相互作用；
各颗粒相在空间中有连续的速度、温度及体积分数分布。
几种多相流模型的选择
VOF模型适合于分层流动或自由表面流；
Mixture和Eulerian模型适合于流动中有混合或分离，或者离散相的体积份额超过10%－12％的情况。
Mixture模型和Eulerian模型区别
如果离散相在计算域分布较广，采用Mixture模型；如果离散相只集中在一部分，使用Eulerian模型；
当考虑计算域内的interphase drag laws时，Eulerian模型通常比Mixture 模型能给出更精确的结果；
从计算时间和计算精度上考虑。
拉格朗日法着眼于流体的质点，基本思想是跟踪每个流体质点在流动过程中的运动全过程，记录每个质点在每一时刻、每一位置的各个物理量及变化。在拉格朗日方法中，FLUENT将主体相视为连续相，稀疏相视为离散颗粒，主体相用欧拉法，而离散相利用拉格朗日法进行粒子跟踪，这就是所谓的欧拉一拉格朗日模型。此模型中需要离散相体积含量不超过15%，离散相和主体相都有自己的压力、粘度及湍流扩散稀疏参数，并在拉格朗日坐标系中考察离散相颗粒的运动轨迹。该模型能详细地分析粒子/液滴间的作用力以及流体间复杂的作用力，避免了应用大量的经验关系，又避免了离散相数值解的扩散问题，虽然计算量庞大，但是相对欧拉模型来讲，精度要更高一些。比较了各种模型，认为离散相模型能更准确地模拟气—固两相流动，能更好的跟踪固体颗粒、气泡、液滴在连续相中运动轨迹。
3.选择基本原则
通常，你一旦决定了采用何种模式最能符合实际的流动，那么就可以根据以下的原则来挑选最佳的模型。
?对于体积率小于10％的气泡、液滴和粒子负载流动，采用离散相模型。
?对于离散相混合物或者单独的离散相体积率超出10％的气泡、液滴和粒子负载流动，采用混合物模型或者欧拉模型。
?对于活塞流，采用VOF模型。
?对于分层/自由面流动，采用VOF模型。
?对于气动输运，如果是均匀流动，则采用混合物模型；如果是粒子流，则采用欧拉模型。?对于流化床，采用欧拉模型模拟粒子流。
?对于泥浆流和水力输运，采用混合物模型或欧拉模型。
?对于沉降，采用欧拉模型。
?对于更加一般的，同时包含若干种多相流模式的情况，应根据最感兴趣的流动特征，选择合适的流动模型。此时由于模型只是对部分流动特征做了较好模拟，其精度必然低于只包含单个模式的流动。
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)。此模型是以欧拉—拉格朗日方法为基础建立的。它把流体作为连续介质，在欧拉坐标系内加以描述，对此连续相求解输送方程，而把雾滴颗粒群作为离散体系，通过积分拉氏坐标系下的颗粒作用力微分方程来求解离散相颗粒的轨道，可以计算出这些颗粒的轨道以及由颗粒引起的热量/质量传递。同时，在计算中，相间耦合以及耦合结果对离散相轨道、连续相流动的影响均可考虑进去。当计算颗粒的轨道时，Fluent跟踪计算颗粒沿轨道的热量、质量、动量的得到与损失，这些物理量可作用于随后的连续相的计算中去。于是，在连续相影响离散相的同时，用户也可以考虑离散相对连续相的作用。交替求解离散相与连续相的控制方程，直到二者均收敛（二者计算解不再变化）为止，这样，就实现了双向耦合计算。
在采用FLUENT中的离散相模型时，需要定义每个粒子尺寸以及温度。这些初始条件以及有关离散相物理性质的输入量/质量计算的必要条件。轨迹以及热量/质量传递的计算是粒子的对流或辐射传热、质量传递以及粒子在流场运动时的。而预测所得的轨迹以及相关的质量、热量传递可以通过
1稳态问题建立及求解程序纲要
建立和求解稳态离散相问题的一般程序如下所示:
(l)求解连续相流动;
(2)生成离散相的入射;
(3)根据需要选择是否连续相与离散相关联求解;
(4)用画图或者提取数据来跟踪离散相入射。
2非稳态问题建立及求解程序纲要
建立和求解非稳态离散相问题的一般程序如下所示:
(l)生成离散相入射;
(2)初始化流场;
(3)取合适的时间步长数目进行求解。随着求解的进行，粒子的位置将会被更新。
利用Fluent自带的空气雾化喷嘴模型预测雾化颗粒的颗粒行为。首先假设不带颗粒的空气为连续相，对其进行单相模拟。之后，假设雾化喷嘴喷出的甲烷颗粒为离散相，进行了气液两相耦合模拟。单相稳态模拟的基础上打开DPM模型（Discrete Phase Model）加入离散相——甲烷雾滴进行两相耦合模拟，重点介绍了DPM中参数的设定。
1打开DPM模型
利用Define/Models/Discrete Phase Model打开DPM，本文截取了Discrete Phase Model设置面板的一部分，对其中参数的设定进行详细的分析，如图1所示。
图1Discrete Phase Model面板
当模拟两相耦合过程时，用户应该首先计算得到收敛或部分收敛的连续相流场，然后再创建喷射源进行耦合计算。在每一轮离散相的计算，FLUENT计算颗粒/液滴轨迹并且更新每一个流体计算单元内的相间动量、热量以及质量交换项。然后，这些交换项就会作用到随后的连续相的计算。耦合计算时FLUENT在连续相迭代计算的过程中，按照一定的迭代步数间隔来计算离散相迭代。直到连续相的流场计算结果不再随着迭代步数加大而发生变化（即，达到了所有的收敛标准），耦合计算才会停止。当达到收敛时，离散相的轨迹也不再发生变化（若离散相轨迹发生变化将会导致连续相流场的变化）。
耦合计算的设定步骤如下：
1.计算连续相流场；
2.在Discrete Phase Model panel面板中，激活Interaction with Continuous Phase选项；
3.在Number Of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration文本框中设定颗粒轨迹的计算频率（即连续相迭代多少步，就进行一轮离散相的计算）。若用户设定此参数为5，即意味着在连续相进行了五步迭代之后，就开始离散相的迭代计算。两个离散相计算中间应该间隔多少连续相的迭代步，要视用户问题的物理意义而定。
需要注意的是，【***若此参数设定为0，那么FLUENT将不进行离散相的计算。】
另外，图1中绿色圈的2个参数是最大计算步数（Max.Number Of Steps）和积分尺度（Length Scale）。
最大计算步数（Max.Number Of Steps）是用积分方程(1)，(2)求解颗粒轨
道时，允许的最大时间步数。
当某个颗粒轨道计算达到此时间步数时，FLUENT就自动中止了此颗粒的轨道计算，输出时，此颗粒被标记为“incomplete”。对最大时间步数的规定消除了对某些在流场中不停循环的颗粒的无休止的计算。但是，对于缺省的500步的最大时间步数，很多问题的计算都不止这么多。这种情况下，当颗粒信息在输出时被标记未完成，而实际颗粒并不是在流场中无休止的打转，那么，用户可以增加最大时间步数[注]值得注意的是：设定上述各个参数的一个简便方法是，若用户希望颗粒穿越长度为D的计算域，那么用长度标尺乘以最大积分时间步数，其结果应该大致等于D，即等于所设定的Number Of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration的值。
2创建injection
通过Define/injection/create进入创建injection面板，如下图所示：
在Injection Type中选择射流源类型，本文选定空气雾化喷嘴
(air-blast-atomizer)。在Particle Type中选择颗粒类型，本文选择Droplet液滴是一种存在于连续相气流中的液体颗粒。它服从力的平衡并受到加热／冷却的影响（由定律1确定）。此外，他还由定律2和3确定自身的蒸发与沸腾（请参阅User’s
Guide中的19.3.4）。只有传热选项被激活并且至少两种化学组份在计算中是被激活的，或者已经选择了非预混燃烧或部分预混燃烧模型，液滴类型才是可选的。当选择了液滴类型之后，用户应该使用理想气体定律来定义气相密度在空气辅助雾化模型里，用户应直接设定液膜厚度，如图3所示。在Point Properties面板上，设定喷口处液膜的内外半径，即液膜的厚度。另外，用户还必须设定液膜与空气间的最大相对速度差和喷射角度，如图4所示。液膜离开喷口之后，它的初始轨道沿着设定的喷射角。注意：如果初始液膜的轨道指向中心线，
那么，喷射角度为负值。
3离散相边界条件的设定
在Discrete Phase Model Conditions属性框下的Boundary Cond.Type下拉框中选择reflect，trap，或escape边界条件（在面板中，需要点击DPM才能激活
Discrete Phase Model conditions）。如图5所示。
FLUENT中的离散相缺省边界条件为：
1.壁面（wall）、对称面（symmetry）、轴对称的轴线（axis）均为``reflect''边界条件，且恢复系数均为1.0；
2.所有的流动类型边界（压力入口-pressure inlets、速度入口-velocity inlets、压力出口-pressure outlets等），均为``escape''边界条件；
3.所有的内部区域边界（辐射体-radiator、多孔介质间断面-porous jump）均为边界条件；
4.有对壁面边界（wall）才可以修改恢复系数。
注意：在Boundary Conditions面板打开的面板中可以设定离散相边界条件。当设定完一个以上的喷射源之后，离散相边界条件的输入项就会出现在相应的面板中。
4模拟结果及后处理
颗粒轨道的输出时，颗粒的可能的结果如下：
1．Escaped：（逃逸）意味着颗粒在已经设定了逃逸边界条件的流动边界终止了轨迹的计算。
2．Incomplete：（未完成）：意味着颗粒轨迹的计算时间步长已经达到设定的最大步数（在Discrete Phase Model panel面板中的Max.Number Of Steps文本框中设定，）
3．Trapped：（捕获）：意味着颗粒在已经设定了捕集边界条件的流动边界终止了轨迹的计算。
4．Evaporated：（蒸发）：意味着颗粒在计算域中被完全蒸发掉了。5．Aborted：（忽略）：意味着颗粒由于舍入误差原因而不能进行计算。用户可以修改长度标尺或设定不同的初始条件来重新计算颗粒轨迹。
需要注意的是，除了用连续相的变量值来着色颗粒轨迹外，也可以使用离散相的各种变量值来进行着色。这些变量值包括：颗粒（已停留）时间、颗粒速度、颗粒直径、颗粒密度、颗粒质量、颗粒温度、颗粒所使用的定律、颗粒（积分）时间步长、颗粒雷诺数。在Color By类目框下的Particle Variables...下拉框中列出了所有可选的着色颗粒变量。为了显示计算域内的最大/最小值，可以点击Update Min/Max按钮更新。
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DPM模型的基本操作和注意事项
1DPM模型概述
DPM模型可以用来模拟流场中的离散相，它的特点是使用方便，模拟思路清晰，计算中可以对颗粒运动轨迹进行跟踪，结果直观；其缺点是，计算结果无法得到离散相各种场图，为结果分析造成很大不便。
FLUENT提供了如下的离散相模型选项：
1.使用Lagrangian坐标下的公式计算颗粒的轨迹。这些公式涉及了稳态及非稳态条件下离散相的惯性力、曳力和重力。
2.连续相中的漩涡对于离散相扩散产生的扰动进行预测。
3.离散相的加热与冷却。
4.液滴的蒸发和沸腾。
5.提供对颗粒燃烧的模拟，可以通过对挥发份析出和焦炭燃烧来模拟煤粉的燃烧。
6.可以选择是否进行连续相与离散相的耦合计算。
7.液滴的破碎与合并。
这些模型时的FLUENT可以用来对许多种离散相的问题进行模拟，包括颗粒的分离与分级，喷雾干燥，烟雾的扩散，液体中气泡的搅浑，液体燃料和煤的燃烧。
当需要在FLUENT的模型中加入离散相时，可以通过定义颗粒的初始位置、速度、粒径、温度等参数实现，具体的操作过程在“Discrete Phase Model”面板中完成。以上的参数再加上颗粒的物理属性，就可以作为计算颗粒轨迹和颗粒热、质传递的初始化条件。
下面就使用DPM模型的基本步骤归纳如下：
对于稳态问题，可采用以下步骤求解：
1.求解连续相流动；
2.添加离散相；
3.如果需要的话可以求解耦合流动；
4.对计算结果进行后处理
对于非稳态问题，可通过以下步骤求解；
1.添加离散相；
2.初始化流场；
3.设定时间步长。对于非耦合问题，FLUENT会在每个时间步长的最后更新离散相的位置；对于耦合问题，在每次相间耦合计算中离散相的位置都回更新。
2应用DPM模型需要注意的一些问题
在Fluent中应用DPM模型进行计算时，需要注意DPM模型忽略了两相流中颗粒之间的相互作用，以及颗粒相对连续相流动产生的影响。这就决定了两相流中颗粒相的体积分数不能太高，通常情况下这一体积分数要小于10%～20%。但是，这并不意味着在应用DPM模型时颗粒相的质量分数也要小于10%～20%，实际上，我们可以使用DPM模型来模拟离散相质量分数等于或超过连续相质量分数的流动。
**【（1）如果颗粒是以喷射的形式进入连续相的，而且流场中有明确的入口和出口，这种情况下可以使用稳态的DPM模型来计算；
（2）如果颗粒相在连续相中处于一种无限期的悬浮状态，这种情况下稳态的Lagrangian模型就不再适用了，对于这样的工况可以考虑使用非稳态的DPM 模型来进行求解。换句话说，对于搅拌器、混和器、流化床这一类容器如果应用DPM模型来模拟其流场，应该在非稳态的前提下进行。】
一旦应用DPM模型来对流动进行模拟后，Fluent中的某些功能将不能再被使用。具体如下：
1.周期性的边界条件；
2.可调的时间步长；
3.使用非预混燃烧模型时，颗粒不能参加反应；
4.当使用动网格或变形网格时，颗粒喷射的表面便不能随网格一起运动；
5.如果使用了复合参考系，在参考系下颗粒轨道失去了原有的意义，同理，相间耦合计算也失去了意义。解决这个问题的方法就是采用绝对速度来对颗粒进行跟踪而不是采用相对速度，这一方法可以通过在文本窗口输入以下命令实现：define/models/dpm/tracking/track-inabsolute-frame。需要注意的是，计算结果会与符合参考系下壁面的位置有很大关系。颗粒的跟踪是在哪个参考坐标系下进行的，颗粒的入射速度就要在哪个参考坐标系下定义的。默认情况下，颗粒速度是基于当地坐标系定义的，如果你激活了track-in-absolute-frame（方法如前所述），颗粒速度就基于绝对坐标系来定义。
3．DPM模型的傻瓜用法
所谓的傻瓜用法，就是不用考虑细节，甚至不必知道模型设置面板中每一项的意义所在，而只给出相应参数的设定来进行求解。我们不提倡这样的做法，但这也确实是能让新手尽快上路的好办法，当然，有可能计算的结果不准确，但对于简单的流场来讲，应该还可以接受，对于稍复杂的情况，即便是老手，也不敢保证一次建模、一次计算就能得到满意的结果，所以，慢慢调试吧!对于稳态
的工况，为了确保计算结果的收敛，可以暂时先不在流场中添加离散相，而仅仅进行连续相的迭代，一直迭代到连续相收敛再加入离散相。当然，也可在计算得到收敛趋势时加入离散相。本节只讨论DPM模型面板的设定。
下面说明傻瓜用法的操作步骤：
1.通过Define→Models→Discrete Phase来打开DPM模型的控制面板，
2.选中interaction with Continuous Phase；
3.将Number of Continuous Phase Iterations per DPM Iteration置为20；
4.选中Specify Length Scale，将Length Scale置为0.01，注意Length Scale后面的单位是m；
5.粗略估计颗粒的行程，然后用该行程除以Length Scale，得到的值就是Max. Number Of Steps要输入的值。（实际上，Length Scale与Max.Number Of Steps的乘积即为跟踪颗粒轨迹的最大长度，如果你想观察颗粒在整个流场中的流动，那么这个乘积的值就要大于颗粒的轨迹长度，所以此时可以适当地扩大Max. Number Of Steps的值。）
6.点击面板下方的injections，弹出Injections面板，再点击Create，弹出Set Injection Properties面板，在此面板中设定颗粒的属性。
7.在Point Properties下输入颗粒的各种参数；
8.在Turbulent Dispersion下激活Stochastic Tracking选项，将Number of Tries改成10。
至此，DPM模型的基本设定就全部结束了。接下来的任务就是针对自己
模型的特点，有针对性的到帮助文件中去寻找解决问题的方法。
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我们先看看燃烧中的组分输运和有反应流动该如何处理。这是燃烧问题中很重要的一部分，前人发展了很多模型来处理不同的具体问题：
a)通用有限速度模型
该方法基于组分质量分数的输运方程，采用你所定义的化学反应机制，对化学反应进行模拟。反应速度在这种方法中是以源项的形式出现在组分输运方程中的，计算反应速度有几种方法：从Arrhenius速度表达式计算，从Magnussen和Hjertager的漩涡耗散模型计算或者从EDC模型计算。
b)非预混燃烧模型
在这种方法中，并不是解每一个组分输运方程，而是解一个或两个守恒标量（混和分数）的输运方程，然后从预测的混合分数分布推导出每一个组分的浓度。
该方法主要用于模拟湍流扩散火焰。在守恒标量方法中，通过概率密度函数或者PDF来考虑湍流的影响。
c)预混和燃烧模型
这一方法主要用于完全预混合的燃烧系统。在这些问题中，完全的混合反应物和燃烧产物被火焰前缘分开。我们解出反应发展变量来预测前缘的位置。湍流的影响是通过考虑湍流火焰速度来计算得出的。
d)部分预混和燃烧模型
顾名思义，部分预混和燃烧模型就是用于描述非预混和燃烧和完全预混和燃烧结合的系统。在这种方法中，我们解出混合分数方程和反应发展变量来分别确定组分浓度和火焰前缘位置。
模型选取的大致方针如下：
（1）通用有限速度模型主要用于：化学组分混合、输运和反应的问题；壁面或者粒子表面反应的问题（如化学蒸汽沉积）。
(2)非预混燃烧模型主要用于：包括湍流扩散火焰的反应系统，这个系统接近化学平衡，其中的氧化物和燃料以两个或者三个流道分别流入所要计算的区域。
(3)预混燃烧模型主要用于单一、完全预混和反应物流动。
(4)部分预混燃烧模型主要用于：区域内具有变化等值比率的预混和火焰的情况。
由于在非预混燃烧中，燃料和氧化剂以相异流进入反应区；在预混燃烧系统中，反应物在燃烧以前以分子水平混合，结合上述方针，对四角切圆煤粉锅炉炉内燃烧过程我们应该选择非预混燃烧模型。
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我做的问题是蒸汽中水滴的汽化问题，用的是DPM模型，但是在injection 面板里颗粒类型只有惯性颗粒，而液滴和燃料颗粒不可选，我想用液滴类型，费了很大力气，翻箱倒柜找资料：只有传热选项被激活并且至少两种化学组分在计算中是被激活的，或者已经选择了非预混燃烧或部分预混燃烧模型，液滴类型才可选。然而我的问题是一种化学组分的两个状态，也不是燃料颗粒。
答案：
打开model->species；
选择species transport；
下面的reactions不要选；
然后选择一个包含H2O的mixture material；
默认的mixture-template就可以；
然后在DPM属性设置中的particle type选择Droplet；
在Material中选water-liquid；
在Evaporating Species中选H2O；
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（1）请问DPM模型的使用前提条件是什么?使用中有什么限制?
答案：颗粒相体积分数占气相体积分数小于10%。此时可将颗粒相视为离散相，可用DPM，否则可视为连续相（拟流体），采用两相流模型（Mixing Model、Euler Model）
（2）那么颗粒相可以是液体吗?
答案：可以是液滴,你可以假设液滴为球形的,这样就可以了还可以做一些其他假设。
（3）在DPM模型中，在离散相的设定中采用surface，颗粒分布rosin分布，计算为稳态，计算完成后，在相同条件下利用partical tracking得出的分离效率均不同，又是差别还比较大。请问是不是用这种方法不能得出分离效率，或者fluent这种计算随机性较大呢？
答案：将射流源里面的number of tries的值增大，发现这样可以看到湍流对于离散相的影响，你每点一次显示的值不一样，也是因为湍流的影响，多次的点击就相当于将上面的值增大，不过是将多次的计算结果都显示在一个窗口上，
（4）当我将计算模型从segregated转换成coupled的时候，在运行DPM计算模型时，出现如下错误：
Error:couldn't allocate fine level coefficient matrix
Error Object:()
请问如何消除？如果换回segregated，问题又没有了，我想是不是使用coupled （solver）的时候另有设置？
答案：
我的理解，既然选定的解算器，就已经决定了求解的方式：是分别求出各变量（segregate），还是所有方程联立共同求出各变量（coupled）。但你从segregate 变为coupled时，是否考虑了有时，这两个是不可以相互交换的？比如用segregate时，可以不考虑能量方程，而从连续方程和动量方程求解出压力速度场，然后再求解出温度场，这样这几个参数不是相互依赖的关系。而用coupled 是，方程是耦合的，必须同时求解。我想，大概出现问题的原因在这里。
（5）使用segregated时可以不考虑能量方程，那是不是也可以考虑，还有在solver 中选定energy一项，是不是就算考虑了能量方程？
答案：这里说的是求解过程中，比如温度变化不大时，粘度可以认为是常数，这样流体运动不受温度场的影响，流场可以独立于温度场求解，这时，可以先从连续方程和动量方程中求解出速度和压力来，然后带入能量方程中求出温度来。并不是说不考虑能量方程，只是它们间的相互作用可以不考虑。也就是说将运动和传热问题分开来分析了。所以叫segregated，而coupled，是由于几个因素相
互影响不能忽略，比如粘度时温度和函数。等等，必须同时考虑，所以在求解时，要同时解出来，不分先后。所以叫耦合。
（6）在DPM（discrete phase model）中，有分散相（particle）位置定义，即first position和last position，请问各位这两项分别代表什么，要是需要定义多个particle 的位置，该怎么操作？
答案：
first position是你选group时第一个喷口的位置，last嘛就是最后那个了
你想定义多个的话，就多产生几个injection好了啊
（7）我用DPM模型模拟粉尘在湍流中的扩散，现有关于离散相参数设置的问题不明，就是在设置两相耦合设置的时候，Number Of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration也就是迭代计算的时间间隔数应该设多少？如果太大是不是
耦合的不好，而太小对连续相影响太大，引起波动不容易收敛。
答案：Number Of Continuous Phase Iterations Per DPM Iteration我通常设为20次（8）我用颗粒云模型计算出来的结果跟用随机轨道模型的结果不同啊，颗粒云中的最小颗粒群半径应该是0吧，那么设置不同的最大颗粒群半径结果也有很大差异，现在关键是颗粒云模型的最小以及最大颗粒群半径应该设多少，这个数如果大于某个数值结果就都一样了，如果较小对结果影响就很大
答案：用颗粒云模型计算出来的结果跟用随机轨道模型的结果不同。这很正常啊，因为两者的模拟方式不同，怎可能期待会有相同的結果？设置不同的最大颗粒群半径结果也有很大差异，這也是很合理的！顆粒的大小本来就会影响流场的性质。我发现耦合的时间间隔对结果的影响不是很大，那么设10，20也都差不多。关键是颗粒云模型的最小以及最大颗粒群半径应该设多少？顆粒半径的大小，
应该取决于要模拟的物体其半径有多大（可以估计）。
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壁面热边界条件中的所有参数结合不同的壁面种类进行说明：
一、主要壁面边界参数的说明
1、壁面厚度(Wall Thickness):指定流场中Wall的厚度，默认值0，作为0厚度的Wall来处理。当给定厚度的时候，因为壁本身有一定的面积，它和厚度的乘积得到Wall的体积，由于固体材料有一定的热容，所以这样设置后Wall条件就有一定的热吸收和贮存的能力。一般来讲，如果在建模时把较厚的壁简化成壁面的话，有时就要考虑这种壁面的热吸收和贮存效应。
2、壁面热产生率（Heat Generator Rate）：单位体积的Wall产生的热量。这里不要误解，因为和壁面的厚度配合使用，所以它是体积单位的倒数。如果壁面厚度为0，这个壁面热产生率也就没有意义了，因为有厚度的壁面才是有体积的壁面。
一般来讲，这种条件用来处理总的发热流率已知，均匀壁面散热问题。
注意：这两个条件和具体的壁面种类选取无关，故放在前面，单独分析。
3、热流壁(Heat Flux)：这是一个最常用的壁面条件，给定壁面的热流，通过计算可以得到壁面的温度。(**如果热流为0，就是简单而著名的绝热壁条件。)
4、温度壁（Temperature）：这个温度壁可以简单的给定常数温度，形成恒温壁，也可以用UDF等指定随时间变化的温度。这种条件下，可以得到整个流场对壁面的热流率。
5、对流壁（Convection）：对流壁要求指定外部热对流系数（External Heat Transfer Coefficient）和外部参考温度（External Heat Sink Temperature）,它的物理意义是，相当于在流场外，也就是壁面外指定一个给定温度和对流系数的对流源，它们向流场内通过对流的方式传输热流。
特别要注意的是，在对流壁的界面中，它们分别写成Heat Transfer Coefficient和Free Stream Temperature。
6、辐射壁（Radiation）：辐射壁要求指定外部辐射系数（Emissivity of The External Wall Surface）和外部辐射参考温度（Temperature of The Radiation Source or Sink On The Exterior）,它的物理意义是，相当于在流场外，也就是壁面外指定一个给定温度和辐射系数的辐射源，它们向流场内通过辐射的方式传输热量。
特别要注意的是，在辐射壁的界面中，它们分别写成External Emissivity 和External Radiation Temperature
7、对流和辐射混合壁（Mixed）：这就是5和6中讲到的两种壁的混合,在这里就不多讲了。
8、内部辐射系数（Internal Emissivity）：当采用辐射模型计算流场热辐射的
时候，如离散坐标辐射模型（DO）等，在壁面条件中增加了这样一个参数。它是一个控制壁面热辐射流率的参数。它的选定根据固体材料的种类选定。这可以查材料手册得到。
二、要明确的几个问题
1、外部辐射系数（External Emissivity）VS内部辐射系数（Internal Emissivity）。FLUENT中采用这样两个相似的名字有它一定的道理，它们都是用来计算辐射的时候要在总辐射能量的前面用到的一个系数。但同时这样的命名也给理解造成了一定麻烦，很容易混淆。要是从物理概念上理解这两个参数就不会弄混了。外部辐射考虑当在流场外有一个辐射源向流场辐射热量的时候而用到的参数，也就是说只有你选择辐射壁或者混合壁的时候这个参数才出现，要根据流场外的辐射源来确定这个参数。内部辐射系数，是在你考虑辐射模型的条件下才出现，例如在你选择P1、DO等计算热辐射的时候，所以这是一个根据壁面固体材料特性选择确定的参数。
特别要注意的是，不同的固体材料差别很大，具体应用的时候查材料特性手册得到。我要强调的是大家是做流体计算的，好多人都忽略了固体材料的事情，用默认的万能的铝，什么都不改，有时这是很成问题的！
2、壁面热产生率一定要和壁面厚度配合使用。
3、分清壁面条件中给定的都是什么温度，用到的温度有三个：Temperature、Free Stream Temperature和External Radiation Temperature，特别要注意，只有第一个是给定了壁面的温度，后面两个分别给出自由流的参考温度和外部辐射源的参考温度。
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湍流的数值模拟
目前采用的数值计算方法可以大致分为以下三大类：
2.1直接模拟
直接模拟就是用三维的非稳态的纳维—斯托克斯方程对湍流进行直接数值计算的方法。要对高度复杂的湍流运动进行直接的数值计算，必须采用很小的时间与空间步长，才能分辨出湍流的详细的空间结构以及变化剧烈的特性。因此，湍流的直接数值模拟对计算机内存空间和计算速度的要求非常高，目前还无法用于工程数值计算。只有少数使用超级计算机的研究者才能从事这一类研究和计算。
2.2大涡模拟
按照湍流的涡旋学说，湍流的脉动与混合主要由大尺度的涡旋造成。大尺度的涡从主流中获得能量，他们是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。大尺度的涡通过互相作用把能量传递给小尺度的涡。小尺度涡的主要作用是耗散能量，它们几乎是各向同性的，而且不同的流动中的小尺度的涡有许多共性。关于涡旋的上述认识就导致了大尺度涡模拟的数值解法。这种方法旨在用非稳态的纳维-斯托克斯方程来直接模拟大尺度涡，但不直接计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模型来考虑，这种大涡模拟对计算机内存以及计算速度的要求虽然仍比较高，但远低于直接模拟的方法对计算机资源的要求，在工作站上甚至个人电脑上都可以进行一定的研究工作，因而近年来的研究与应用日趋广泛。2.3应用Reynolds时均方程的模拟方法
在这类方法中将非稳态的控制方程对时间做平均，在所得的关于时均物理量的控制方程中包含了脉动量乘积的时均值等物理量，于是方程的个数将小于未知量的个数，方程组不封闭。要使方程组封闭，必须做出建设，即建立模型。
在Reynolds时均方程法中，又有Reynolds应力方程法及湍流粘性系数法两大类。其中湍流粘性系数法是目前工程流动与数值计算中应用最广泛的方法。
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多相流模型和离散相模型的区别
两相流：通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流；其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”，气体或液体为另一“相”，由此就有气—液，气—固，液—固等两相流之分。
两相流的研究：对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，而把颗粒群作为离散体系；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。
引入两种坐标系：即拉格朗日坐标和欧拉坐标，以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian坐标或物质坐标；以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian坐标或空间坐标。
1.离散相模型
FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相；
离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等；
应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要
小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等；
颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；
湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道”
FLUENT提供五种雾化模型：
（1）平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)
（2）压力－旋流雾化(pressure-swirl atomizer)
（3）靶式雾化(flat-fan atomizer)
（4）气体辅助雾化(air-blast/air-assisted atomizer)
（5）气泡雾化(effervescent/flashing atomizer)
用户可以在Set Injection Properties面板中选择喷嘴类型及其相应参数下面就介绍各个喷嘴模型：
概述：所有的模型都是用喷嘴的物理及尺寸参数（例如喷口直径、质量流率）来计算初始颗粒尺寸、速度、位置。
对于实际的喷嘴模拟来说，无论是颗粒的喷射角度还是其喷出时间都是随机分布的。但对FLUENT的非雾化喷射入口来说，液滴都是在初始时刻以一个固定的轨道喷射出去（到流场中去）。喷雾模型中使用随机选择模型得到液滴的随机分布。
随机选择轨道表明初始液滴的喷射方向是随机的。所有的喷嘴模型中都要设第初始喷射角（范围），颗粒通过随机的方法在这个范围内得到一个初始喷射方向。这种方法提高了由喷射占主导地位流动的计算精度。在喷嘴附近，液滴在计算网格内的分布趋向于更加均匀，这样，通过气相作用于液滴上的曳力就加强了气相－液滴之间的耦合作用。
1.平口喷嘴雾化(plain-orifice atomizer)模型
平口喷嘴是最常见也是最简单的一种雾化器。但对于其内部与外部的流动机制却很复杂。液体在喷嘴内部得到加速，然后喷出，形成液滴。这个看似简单的过程实际却及其复杂。平口喷嘴可分为三个不同的工作区：单相区、空穴区、以及回流区。不同工作区的转变是个突然的过程，并且产生截然不同的喷雾状态。喷嘴内部区域决定了流体在喷嘴处的速度、初始颗粒尺寸、以及液滴分散角。2.压力－旋流雾化喷嘴模型
另一种重要的喷嘴类型就是压力－旋流雾化喷嘴。气体透平工业的人把它称作单相喷嘴（simplex atomizer）。这种喷嘴，然后流体通过一个称作旋流片的喷头被加速后，进入中心旋流室。在旋流室内，旋转的液体被挤压到固壁，在流体中心形成空气柱，然后，液体以不稳定的薄膜状态从喷口喷出，破碎成丝状物及液滴。在气体透平、燃油炉、直接喷射点火式汽车内燃机的液体燃料燃烧中，压力－旋流雾化喷嘴使用很广泛。液体从内部流到完全雾化的过程可分为三个步骤：液膜形成、液膜破碎及雾滴形成。
3.空气辅助雾化模型：
为了加速液膜的破碎，喷嘴经常会添加上辅助空气。液体通过喷座的作用形成液膜,空气则直接冲击液膜以加速液膜的破碎。这种雾化被称为空气辅助雾化或气泡（air-blast）迸裂雾化（依赖于空气量及其速度）。通过辅助空气的作用，可以得到更小的雾滴。这种提高雾化质量的作用机制并不清楚。一般的看法是，辅助空气加剧了液膜的不稳定性。同时，空气有助于液滴的分散，防止液滴间的碰撞。空气雾化喷嘴同压力－旋流雾化喷嘴一样被广泛应用，尤其是用在要求雾化粒径很小的场合。
FLUENT中的空气雾化模型由压力－旋流雾化模型所衍生。有个不同点是，在空气辅助雾化模型里，用户需要直接设定液膜厚度。因为空气雾化喷嘴的液膜形成机制很多，所以必须要有此设定。这样，在空气辅助雾化喷嘴模型里就没有压力－旋流雾化模型里所具有的液膜形成方程。
用户还必须设定液膜与空气间的最大速度差。尽管这个量可以计算出来，但设定一个值之后用户就可以不必计算喷嘴的内部流动了。这个特点对大区域（喷嘴相对很小）的流动模拟很方便。
其他方面的设定与压力－雾化喷嘴模型的一样。用户必须设定质量流率和喷
第三章,湍流模型
第三章，湍流模型 第一节， 前言 湍流流动模型很多，但大致可以归纳为以下三类： 第一类是湍流输运系数模型，是Boussinesq 于1877年针对二维流动提出的，将速度脉动的二阶关联量表示成平均速度梯度与湍流粘性系数的乘积。即： 2 1 21 x u u u t ??=-μρ 3－1 推广到三维问题，若用笛卡儿张量表示，即有： ij i j j i t j i k x u x u u u δρμρ32 -??? ? ????+ ??=''- 3－2 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数t μ的方法。根据建立模型所需要的微分方程的数目，可以分为零方程模型（代数方程模型），单方程模型和双方程模型。 第二类是抛弃了湍流输运系数的概念，直接建立湍流应力和其它二阶关联量的输运方程。 第三类是大涡模拟。前两类是以湍流的统计结构为基础，对所有涡旋进行统计平均。大涡模拟把湍流分成大尺度湍流和小尺度湍流，通过求解三维经过修正的Navier-Stokes 方程，得到大涡旋的运动特性，而对小涡旋运动还采用上述的模型。 实际求解中，选用什么模型要根据具体问题的特点来决定。选择的一般原则是精度要高，应用简单，节省计算时间，同时也具有通用性。 FLUENT 提供的湍流模型包括：单方程（Spalart-Allmaras ）模型、双方程模型（标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现(Realizable)κ-ε模型）及雷诺应力模型和大涡模拟。 湍流模型种类示意图 第二节，平均量输运方程 包含更多 物理机理 每次迭代 计算量增加 提的模型选 RANS-based models
雷诺平均就是把Navier-Stokes 方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量两部分。对于速度，有： i i i u u u '+= 3－3 其中，i u 和i u '分别是平均速度和脉动速度（i=1,2,3） 类似地，对于压力等其它标量，我们也有： φφφ'+= 3－4 其中，φ表示标量，如压力、能量、组分浓度等。 把上面的表达式代入瞬时的连续与动量方程，并取平均（去掉平均速度i u 上的横线），我们可以把连续与动量方程写成如下的笛卡儿坐标系下的张量形式： 0)(=?? +??i i u x t ρρ 3－5 () j i j l l ij i j j i j i i u u x x u x u x u x x p Dt Du -?? +???????????? ????-??+????+??-=ρδμρ32 3－6 上面两个方程称为雷诺平均的Navier-Stokes （RANS ）方程。他们和瞬时Navier-Stokes 方程有相同的形式，只是速度或其它求解变量变成了时间平均量。额外多出来的项j i u u ''-ρ是雷诺应力，表示湍流的影响。如果要求解该方程，必须模拟该项以封闭方程。 如果密度是变化的流动过程如燃烧问题，我们可以用法夫雷（Favre ）平均。这样才可以求解有密度变化的流动问题。法夫雷平均就是出了压力和密度本身以外，所有变量都用密度加权平均。变量的密度加权平均定义为： ρρ/~ Φ=Φ 3－7 符号～表示密度加权平均；对应于密度加权平均值的脉动值用Φ''表示，即有： Φ''+Φ=Φ~ 。很显然，这种脉动值的简单平均值不为零，但它的密度加权平均值等于零，即： 0≠Φ''， 0=Φ''ρ Boussinesq 近似与雷诺应力输运模型 为了封闭方程，必须对额外项雷诺应力j i u u -ρ进行模拟。一个通常的方法是应用Boussinesq 假设，认为雷诺应力与平均速度梯度成正比，即： ij i i t i j j i t j i x u k x u x u u u δμρμρ)(32 ??+-??? ? ????+??=''- 3－8 Boussinesq 假设被用于Spalart-Allmaras 单方程模型和ε-k 双方程模型。Boussinesq 近似 的好处是与求解湍流粘性系数有关的计算时间比较少，例如在Spalart-Allmaras 单方程模型中，只多求解一个表示湍流粘性的输运方程；在ε-k 双方程模型中，只需多求解湍动能k 和耗散率ε两个方程，湍流粘性系数用湍动能k 和耗散率ε的函数。Boussinesq 假设的缺点是认为湍流粘性系数t μ是各向同性标量，对一些复杂流动该条件并不是严格成立，所以具有其应用限制性。
FLUENT中文全教程1-250
FLUENT 教程 赵玉新 I、目录 第一章、开始 第二章、操作界面 第三章、文件的读写 第四章、单位系统 第五章、读入和操作网格 第六章、边界条件 第七章、物理特性 第八章、基本物理模型 第九章、湍流模型 第十章、辐射模型 第十一章、化学输运与反应流 第十二章、污染形成模型 第十三章、相变模拟 第十四章、多相流模型 第十五章、动坐标系下的流动 第十六章、解算器的使用 第十七章、网格适应 第十八章、数据显示与报告界面的产生 第十九章、图形与可视化 第二十章、Alphanumeric Reporting 第二十一章、流场函数定义 第二十二章、并行处理 第二十三章、自定义函数 第二十四章、参考向导 第二十五章、索引（Bibliography） 第二十六章、命令索引 II、如何使用该教程 概述 本教程主要介绍了FLUENT 的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用 者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT 所使用的流场函数与变量的定义。 下面是各章的简略概括 第一部分： z开始使用：本章描述了FLUENT 的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中，我们给出
了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。 z使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助） z读写文件：本章描述了FLUENT 可以读写的文件以及硬拷贝文件。 z单位系统：本章描述了如何使用FLUENT 所提供的标准与自定义单位系统。 z读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。本章还描述了非一致（nonconformal）网格的使用. z边界条件：本章描述了FLUENT 所提供的各种类型边界条件，如何使用它们，如何定义它们and how to define boundary profiles and volumetric sources. z物理特性：本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT 采用这些信息来处理你的输入信息。 第二部分： z基本物理模型：本章描述了FLUENT 计算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）。以及在使用这些模型时你需要输入的数据，本章也包含了自定义标量的信息。 z湍流模型：本章描述了FLUENT 的湍流模型以及使用条件。 z辐射模型：本章描述了FLUENT 的热辐射模型以及使用条件。 z化学组分输运和反应流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。本章详细的叙述了prePDF 的使用方法。 z污染形成模型：本章描述了NOx 和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。 第三部分： z相变模拟：本章描述了FLUENT 的相变模型及其使用方法。 z离散相变模型：本章描述了FLUENT 的离散相变模型及其使用方法。 z多相流模型：本章描述了FLUENT 的多相流模型及其使用方法。 z Flows in Moving Zones（移动坐标系下的流动）：本章描述了FLUENT 中单一旋转坐标系，多重移动坐标系，以及滑动网格的使用方法。 z Solver 的使用：本章描述了如何使用FLUENT 的解法器（solver）。 z网格适应：本章描述了explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to use it 第四部分： z显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data z图形和可视化：本章描述了检验FLUENT 解的图形工具 z Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 z流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT 面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 z并行处理：本章描述了FLUENT 的并行处理特点以及使用方法 z自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT 软件。 如何使用该手册 z根据你对CFD 以及FLUENT 公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册 对于初学者，建议如下：
Fluent 学习心得
Fluent 学习心得 仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识，并说说哪些用户适合用，哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置，因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程，而且本人也是学力学的，诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟，都不会有很特别的介质，所以设置起来很简单。 对我来说，颇费周折的是gambit做图和生成网格，并不是我不会，而是gambit对作图要求的条件很苛刻，也就是说，稍有不甚，就前功尽弃，当然对于计算流场很简单的用户，这不是问题。有时候好几天生成不了的图形，突然就搞定了，逐渐我也总结了一点经验，就是要注意一些小的拐角地方的图形，有时候做布尔运算在图形吻合的地方，容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格，fluent里面的计算方法是有限体积法，而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度，采取了交错网格，这样，计算精度就不会很高。同时由于非结构网格，肯定会导致计算精度的下降，所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义，除非你的网格做的非常好。 而且fluent5.5以前的版本（包括5。5），其物理模型，（比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的，所以，对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟，就不适合用。 同时gambit做网格，对于粘性流体，特别是计算湍流尺度，或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的，除非是很小的计算区域。所以，用fluent做的比较复杂一点的流场（除了经典的几个基本流场）其计算所得热流，湍流，以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的，这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑，有时候看到很多这样讨论的文章，觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。 但是，fluent往往能计算出量级差不多的结果，我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算，高超音速流场，得到的壁面热流，居然在量级上是吻合的，但是，从计算热流需要的壁面网格精度来判断，gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级，我到现在还不明白fluent是怎么搞的。 综上，我觉得，如果对付老板的一些工程项目，可以用fluent对付过去，但是如果真的做论文，或者需要发表文章，除非是做一些技术性工作，比如优化计算一般用fluent是不适合的。我感觉fluent做力的计算是很不错的，做流场结构的计算，即使得出一些涡，也不是流场本身性质的反应，做低速流场计算，fluent的优势在于收敛速度快，但是低速流场计算，其大
FLUENT基础知识总结
FLUENT基础知识总结 仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识，并说说哪些用户适合用，哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置，因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程，而且本人也是学力学的，诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟，都不会有很特别的介质，所以设置起来很简单。 对我来说，颇费周折的是gambit做图和生成网格，并不是我不会，而是gambit 对作图要求的条件很苛刻，也就是说，稍有不甚，就前功尽弃，当然对于计算流场很简单的用户，这不是问题。有时候好几天生成不了的图形，突然就搞定了，逐渐我也总结了一点经验，就是要注意一些小的拐角地方的图形，有时候做布尔运算在图形吻合的地方，容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格，fluent里面的计算方法是有限体积法，而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度，采取了交错网格，这样，计算精度就不会很高。同时由于非结构网格，肯定会导致计算精度的下降，所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义，除非你的网格做的非常好。 而且fluent5.5以前的版本（包括5。5），其物理模型，（比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的，所以，对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟，就不适合用。 同时gambit做网格，对于粘性流体，特别是计算湍流尺度，或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的，除非是很小的计算区域。所以，用fluent 做的比较复杂一点的流场（除了经典的几个基本流场）其计算所得热流，湍流，以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的，这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑，有时候看到很多这样讨论的文章，觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。 但是，fluent往往能计算出量级差不多的结果，我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算，高超音速流场，得到的壁面热流，居然在量级上是吻合的，但是，从计算热流需要的壁面网格精度来判断，gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级，我到现在还不明白fluent是怎么搞的。 综上，我觉得，如果对付老板的一些工程项目，可以用fluent对付过去，但是如果真的做论文，或者需要发表文章，除非是做一些技术性工作，比如优化计算一般用fluent是不适合的。 我感觉fluent做力的计算是很不错的，做流场结构的计算，即使得出一些涡，也不是流场本身性质的反应，做低速流场计算，fluent的优势在于收敛速度快，但是低速流场计算，其大多数的着眼点在于对流场结构的探索，所以计算得到的结果就要好好斟酌一下了，高速流场的模拟中，一般着眼点在于气动力的结果，
fluent使用基本步骤
fluent使用基本步骤 步骤一：网格 1．读入网格（*．msh） File →Read →Case 读入网格后，在窗口显示进程 2．检查网格 Grid →Check Fluent对网格进行多种检查，并显示结果。注意最小容积，确保最小容积值为正。 3．显示网格 Display →Grid ①以默认格式显示网格 能够用鼠标右键检查边界区域、数量、名称、类型将在窗口显示，本操作关 于同样类型的多个区域情形专门有用，以便快速区别它们。 4．网格显示操作 Display →Views （a）在Mirror Planes面板下，axis （b）点击Apply,将显示整个网格 （c）点击Auto scale, 自动调整比例，并放在视窗中间 （d）点击Camera,调整目标物体位置 （e）用鼠标左键拖动指标钟，使目标位置为正 （f）点击Apply，并关闭Camera Parameters 和Views窗口 步骤二：模型 1. 定义瞬时、轴对称模型
Define →models→Solver （a）保留默认的，Segregated解法设置，该项设置，在多相运算时使用。 （b）在Space面板下,选择Axisymmetric （c）在Time面板下，选择Unsteady 2. 采纳欧拉多相模型 Define→Models→Multiphase (a) 选择Eulerian作为模型 （b）假如两相速度差较大，则需解滑移速度方程 （c）假如Body force比粘性力和对流力大得多，则需选择implicit body force 通过考虑压力梯度和体力，加快收敛 （d）保留设置不变
fluent经验总结
1什么叫松弛因子？松弛因子对计算结果有什么样的影响？它对计算的收敛情况又有什 么样的影响？ 1、亚松驰（Under Relaxation）：所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减，以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写 出时，为松驰因子（Relaxation Factors）。《数值传热学-214》 2、FLUENT中的亚松驰：由于FLUENT所解方程组的非线性，我们有必要控制的变化。一般用亚松驰方法来实现控制，该方法在每一部迭代中减少了的变化量。亚松驰最简 单的形式为：单元内变量等于原来的值加上亚松驰因子a与变化的积, 分离解算器使用亚松驰来控制每一步迭代中的计算变量的更新。这就意味着使用分离解算器解的方程，包 括耦合解算器所解的非耦合方程（湍流和其他标量）都会有一个相关的亚松驰因子。在FLUENT中，所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题，但是对于一些特殊的非线性问题（如：某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题），在计算开始时要慎重减小亚松驰因子。使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。如 果经过4到5步的迭代残差仍然增长，你就需要减小亚松驰因子。有时候，如果发现残差 开始增加，你可以改变亚松驰因子重新计算。在亚松驰因子过大时通常会出现这种情况。 最为安全的方法就是在对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文件，并对解的算法做几 步迭代以调节到新的参数。最典型的情况是，亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加， 但是随着解的进行残差的增加又消失了。如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算 并回到最后保存的较好的数据文件。注意：粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。 而且，如果直接解焓方程而不是温度方程（即：对PDF计算），基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值，你可以在解控制面板点击默认按钮。对于 大多数流动，不需要修改默认亚松弛因子。但是，如果出现不稳定或者发散你就需要减小 默认的亚松弛因子了，其中压力、动量、k和e的亚松弛因子默认值分别为0.2，0.5，0.5和0.5。对于SIMPLEC格式一般不需要减小压力的亚松弛因子。在密度和温度强烈耦合 的问题中，如相当高的Rayleigh数的自然或混合对流流动，应该对温度和/或密度（所用 的亚松弛因子小于1.0）进行亚松弛。相反，当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时，流动密度是常数，温度的亚松弛因子可以设为1.0。对于其它的标量方程，如漩涡，组分，PDF变量，对于某些问题默认的亚松弛可能过大，尤其是对于初始计算。你可以将松弛因子设为0.8以使得收敛更容易。 SIMPLE与SIMPLEC比较 在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法，默认是SIMPLE算法，但是对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果，尤其是可以应用增加的亚松驰迭代时，具体介绍如下: 对于相对简单的问题（如：没有附加模型激活的层流流动），其收敛性已经被压力速
FLUENT中常用的湍流模型
The Spalart-Allmaras模型 对于解决动力漩涡粘性，Spalart-Allmaras 模型是相对简单的方程。它包含了一组新的方程，在这些方程里不必要去计算和剪应力层厚度相关的长度尺度。Spalart-Allmaras 模型是设计用于航空领域的，主要是墙壁束缚流动，而且已经显示出很好的效果。在透平机械中的应用也愈加广泛。 在原始形式中Spalart-Allmaras 模型对于低雷诺数模型是十分有效的，要求边界层中粘性影响的区域被适当的解决。在FLUENT中，Spalart-Allmaras 模型用在网格划分的不是很好时。这将是最好的选择，当精确的计算在湍流中并不是十分需要时。再有，在模型中近壁的变量梯度比在k-e模型和k-ω模型中的要小的多。这也许可以使模型对于数值的误差变得不敏感。想知道数值误差的具体情况请看5.1.2。 需要注意的是Spalart-Allmaras 模型是一种新出现的模型，现在不能断定它适用于所有的复杂的工程流体。例如，不能依靠它去预测均匀衰退，各向同性湍流。还有要注意的是,单方程的模型经常因为对长度的不敏感而受到批评，例如当流动墙壁束缚变为自由剪切流。 标准k-e模型 最简单的完整湍流模型是两个方程的模型，要解两个变量，速度和长度尺度。在FLUENT中，标准k-e模型自从被Launder and Spalding提出之后，就变成工程流场计算中主要的工具了。适用范围广、经济，有合理的精度，这就是为什么它在工业流场和热交换模拟中有如此广泛的应用了。它是个半经验的公式，是从实验现象中总结出来的。 由于人们已经知道了k-e模型适用的范围，因此人们对它加以改造，出现了RNG k-e模型和带旋流修正k-e 模型。k-ε模型中的K和ε物理意义：k是紊流脉动动能（J），ε是紊流脉动动能的耗散率（%）；k越大表明湍流脉动长度和时间尺度越大，ε越大意味着湍流脉动长度和时间尺度越小，它们是两个量制约着湍流脉动。 RNG k-e模型 RNG k-e模型来源于严格的统计技术。它和标准k-e模型很相似，但是有以下改进： ?RNG模型在e方程中加了一个条件，有效的改善了精度。 ?考虑到了湍流漩涡，提高了在这方面的精度。 ?RNG理论为湍流Prandtl数提供了一个解析公式，然而标准k-e模型使用的是用户提供的常数。 ?然而标准k-e模型是一种高雷诺数的模型，RNG理论提供了一个考虑低雷诺数流动粘性的解析公式。这些公式的效用依靠正确的对待近壁区域 这些特点使得RNG k-e模型比标准k-e模型在更广泛的流动中有更高的可信度和精度。 带旋流修正的k-e模型 带旋流修正的k-e模型是近期才出现的，比起标准k-e模型来有两个主要的不同点。 ?带旋流修正的k-e模型为湍流粘性增加了一个公式。 ?为耗散率增加了新的传输方程，这个方程来源于一个为层流速度波动而作的精确方程。 术语“realizable”，意味着模型要确保在雷诺压力中要有数学约束，湍流的连续性。带旋流修正的k-e模型直接的好处是对于平板和圆柱射流的发散比率的更精确的预测。而且它对于旋转流动、强逆压梯度的边界层流动、流动分离和二次流有很好的表现。带旋流修正的k-e模型和RNG k-e模型都显现出比标准k-e模型在强流线弯曲、漩涡和旋转有更好的表现。由于带旋流修正的k-e模型是新出现的模型，所以现在还没有确凿的证据表明它比RNG k-e模型有更好的表现。但是最初的研究表明带旋流修正的k-e模型在所有k-e模型中流动分离和复杂二次流有很好的作用。带旋流修正的k-e模型的一个不足是在主要计算旋转和静态流动区域时不能提供自然的湍流粘度。这是因为带旋流修正的k-e模型在定义湍流粘度时考虑了平均旋度的影响。这种额外的旋转影响已经在单一旋转参考系中得到证实，而且表现要好于标准k-e模型。由于这些修改，把它应用于多重参考系统中需要注意。 标准k-ω模型 标准k-ω模型是基于Wilcox k-ω模型，它是为考虑低雷诺数、可压缩性和剪切流传播而修改的。Wilcox k-ω模型预测了自由剪切流传播速率，像尾流、混合流动、平板绕流、圆柱绕流和放射状喷射，因而可以应用于墙壁束缚流动和自由剪切流动。标准k-e模型的一个变形是SST k-ω模型，它在FLUENT中也是可用的，将在10.2.9中介绍它。 剪切压力传输（SST）k-ω模型
Fluent 湍流模型小结
Fluent 湍流模型小结湍流模型目前计算流体力学常用的湍流的数值模拟方法主要有以下三种： 直接模拟（direct numerical&Oσλαση; simulation, DNS） 直接数值模拟（DNS）特点在湍流尺度下的网格尺寸内不引入任何封闭模型的前提下对Navier-Stokes方程直接求解。这种方法能对湍流流动中最小尺度涡进行求解，要对高度复杂的湍流运动进行直接的数值计算，必须采用很小的时间与空间步长，才能分辨出湍流中详细的空间结构及变化剧烈的时间特性。基于这个原因，DNS目前仅限于相对低的雷诺数中湍流流动模型。另外，利用DNS模型对湍流运动进行直接的数值模拟对计算工具有很高的要求，计算机的内存及计算速度要非常的高，目前DNS模型还无法应用于工程数值计算，还不能解决工程实际问题。 大涡模拟(large&Oσλαση; eddy simulation, LES) 大涡模拟（LES）是基于网格尺度封闭模型及对大尺度涡进行直接求解N-S方程，其网格尺度比湍流尺度大，可以模拟湍流发展过程的一些细节，但其计算量仍很大，也仅用于比较简单的剪切流运动及管流。大涡模拟的基础是：湍流的脉动与混合主要是由大尺度的涡造成的，大尺度涡是高度的非各向同性，而且随流动的情形而异。大尺度的涡通过相互作用把能量传递给小尺度的涡，而小尺度的涡旋主要起到耗散能量的作用，几乎是各向同性的。这些对涡旋的认识基础就导致了大涡模拟方法的产生。Les大涡模拟采用非稳态的N-S方程直接模拟大尺度涡，但不计算小尺度涡，小涡对大涡的影响通过近似的模拟来考虑，这种影响称为亚格子Reynolds应力模型。大多数亚格子Reynolds模型都是将湍流脉动所造成的影响用一个湍流粘性系数，既粘涡性来描述。LES对计算机的容量和CPU的要求虽然仍然很高，但是远远低于DNS方法对计算机的要求，因而近年来的研究与应用日趋广泛。 应用Reynolds时均方程(Reynolds-averaging&Oσλαση; equations)的模拟方法 许多流体力学的研究和数值模拟的结果表明，可用于工程上现实可行的湍流模拟方法仍然是基于求解Reynolds时均方程及关联量输运方程的湍流模拟方法，即湍流的统观模拟方法。统观模拟方法的基本思想是用低阶关联量和平均流性质来模拟未知的高阶关联项，从而封闭平均方程组或关联项方程组。虽然这种方法在湍流理论中是最简单的，但是对工程应用而言仍然是相当复杂的。即便如此，在处理工程上的问题时，统观模拟方法仍然是最有效、最经济而且合理的方法。在统观模型中，使用时间最长，积累经验最丰富的是混合长度模型和K-E模型。其中混合长度模型是最早期和最简单的湍流模型。该模型是建立在层流粘性和湍流粘性的类比、平均运动与湍流的脉动的概念上的。该模型的优点是简单直观、无须增加微分方程。缺点是在模型中忽略了湍流的对流与扩散，对于复杂湍流流动混合长度难以确定。 到目前为止，工程中应用最广泛的是k-ε模型。另外针对k-ε模型的不足之处，许多学者通过对K-E模型的修正和发展，开始采用雷诺应力模型（DSM）和代数应力模型（ASM）。近年来，DSM模型已用来预报燃烧室及炉内的强旋及浮力流动。很多情况下能够给出优于k-ε模型的结果。但是该模型也有不足之处，首先它对工程预报来说太复杂，其次经验系数太多难以确定，此外，对压力应变项的模拟还有争议。更主要的是，尽管这一模型考虑了各种应变效应，但是其总精度并不总是高于其它模型，这些缺点导致了DSM模型没有得到广泛的应用。总之，虽然从本质上讲DSM模型和ASM模型比k-ε模型对湍流流场的模拟更加合理，但DSM和ASM中仍然采用精度不高的E方程，模型中常数的通用性还没有得到广泛的验证，边界条件不好给定，计算也比较复杂。正因为如此，目前用计算解决湍流问题时仍然采用比较成熟的K-E模型。 需要注意的是： 1、大涡模拟有自己的亚格子封闭模型，这和k-ε模型完全是两回事。LES的亚格子模型表
FLUENT学习经验总结(狠珍贵,学长传授)
1对于刚接触到FLUENT新手来说，面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help，如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢？ 答：学习任何一个软件，对于每一个人来说，都存在入门的时期。认真勤学是必须的，什么是最好的学习方法，我也不能妄加定论，在此，我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下，希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。 由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计，老师给了我一本书，韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》，当然，学这本书之前必须要有两个条件，第一，具有流体力学的基础，第二，有FLUENT 安装软件可以应用。然后就照着书上二维的计算例子，一个例子，一个步骤地去学习，然后学习三维，再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。不能急于求成，从前处理器GAMBIT，到通过FLUENT进行仿真，再到后处理，如TECPLOT，进行循序渐进的学习，坚持，效果是非常显著的。如果身边有懂得FLUENT的老师，那么遇到问题向老师请教是最有效的方法，碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的，两者结合起来学习效果更好。 2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语：理想流体和粘性流体；牛顿流体和非牛顿流体；可压缩流体和不可压缩流体；层流和湍流；定常流动和非定常流动；亚音速与超音速流动；热传导和扩散等。A.理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）： 流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻的两层流体间的相对运动，即相对滑动速度却是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度，或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度变化。实验表明，粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小（实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的），运动的相对速度也不大时，所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的，这样的流体称为理想流体。十分明显，理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言，我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出，真正的理想流体在客观实际中是不存在的，它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。 B.牛顿流体（Newtonian Fluid）和非牛顿流体（non-Newtonian Fluid）： 日常生活和工程实践中最常遇到的流体其切应力与剪切变形速率符合下式的线性关系，称为牛顿流体。而切应力与变形速率不成线性关系者称为非牛顿流体。图2-1（a）中绘出了切应力与变形速率的关系曲线。其中符合上式的线性关系者为牛顿流体。其他为非牛顿流体，非牛顿流体中又因其切应力与变形速率关系特点分为膨胀性流体（Dilalant），拟塑性流体（Pseudoplastic），具有屈服应力的理想宾厄流体（Ideal Bingham Fluid）和塑性流体（Plastic Fluid）等。通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等均为非牛顿流体。非牛顿流体的研究在化纤、塑料、石油、化工、食品及很多轻工业中有着广泛的应用。图2-1（b）还显示出对于有些非牛顿流体，其粘滞特性具有时间效应，即剪切应力不仅与变形速率有关而且与作用时间有关。当变形速率保持常量，切应力随时间增大，这种非牛顿流体称为震凝性流体（Rheopectic Fluid）。当变形速率保持常量而切应力随时间减小的非牛顿流体则称为触变性流体（Thixotropic Fluid）。 C.可压缩流体（Compressible Fluid）和不可压缩流体（Incompressible Fluid）： 在流体的运动过程中，由于压力、温度等因素的改变，流体质点的体积（或密度，因质点的质量一定），或多或少有所改变。流体质点的体积或密度在受到一定压力差或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。真实流体都是可以压缩的。它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。例如水在100个大气压下，容积缩小0.5%，温度从20°变化到100°，容积降低4%。因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。但是在某些特殊问题中，例如水中爆炸或水击等问题，则必须把液体看作是可压缩的。气体的压缩性比液体大得多，所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。但是如果压力差较小，运动速度较小，并且没有很大的温度差，则实际上气体所产生的体积变化也不大。此时，也可以近似地将气体视为不可压缩的。 在可压缩流体的连续方程中含密度，因而可把密度视为连续方程中的独立变量进行求解，再根据气体的状态方程求出压力。不可压流体的压力场是通过连续方程间接规定的。由于没有直接求解压力的方程，不可压流体的流动方程的求解具有其特殊的困难。 D. 层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）：
fluent湍流模型
第十章湍流模型 本章主要介绍Fluent所使用的各种湍流模型及使用方法。 各小节的具体内容是： 10．1 简介 10．2 选择湍流模型 10．3 Spalart-Allmaras 模型 10．4 标准、RNG和k-e相关模型 10．5 标准和SST k-ω模型 10．6 雷诺兹压力模型 10．7 大型艾迪仿真模型 10．8 边界层湍流的近壁处理 10．9 湍流仿真模型的网格划分 10．10 湍流模型的问题提出 10．11 湍流模型问题的解决方法 10．12 湍流模型的后处理 10．1 简介 湍流出现在速度变动的地方。这种波动使得流体介质之间相互交换动量、能量和浓度变化，而且引起了数量的波动。由于这种波动是小尺度且是高频率的，所以在实际工程计算中直接模拟的话对计算机的要求会很高。实际上瞬时控制方程可能在时间上、空间上是均匀的，或者可以人为的改变尺度，这样修改后的方程耗费较少的计算机。但是，修改后的方程可能包含有我们所不知的变量，湍流模型需要用已知变量来确定这些变量。 FLUENT 提供了以下湍流模型： ·Spalart-Allmaras 模型 ·k-e 模型 －标准k-e 模型 －Renormalization-group (RNG) k-e模型 －带旋流修正k-e模型 ·k-ω模型 －标准k-ω模型 －压力修正k-ω模型 －雷诺兹压力模型 －大漩涡模拟模型 10．2 选择一个湍流模型 不幸的是没有一个湍流模型对于所有的问题是通用的。选择模型时主要依靠以下几点：流体是否可压、建立特殊的可行的问题、精度的要求、计算机的能力、时间的限制。为了选择最好的模型，你需要了解不同条件的适用范围和限制 这一章的目的是给出在FLUENT中湍流模型的总的情况。我们将讨论单个模型对cpu 和内存的要求。同时陈述一下一种模型对那些特定问题最适用，给出一般的指导方针以便对于你需要的给出湍流模型。 10．2．1 雷诺平均逼近vs LES 在复杂形体的高雷诺数湍流中要求得精确的N-S方程的有关时间的解在近期内不太可能实现。两种可选择的方法用于把N-S方程不直接用于小尺度的模拟：雷诺平均和过滤。
fluent使用总结
3.1计算流体力学基础与FLUENT软件介绍 3.1.1计算流体力学基础 计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)是利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的数学方程，揭示流体运动的物理规律，研究定常流体运动的空间物理特性和非定常流体运动的时空物理特征的学科[}ss}。其基本思想可以归纳为:把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关十这些离散点上场变量之间的关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值[f=}}l 计算流体力学可以看作是在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下对流动的数值仿真。通过这种数值仿真，可以得到流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度和浓度等)的分布以及这些物理量随时间的变化规律。 还可计算出相关的其它物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外，与CAD联合还可进行结构优化设计等。 过去，流体力学的研究主要有实验研究和理论分析两种方法。实验研究主要以实验为研究手段，得到的结果真实可信，是理论分析和数值计算的基础，其重要性不容低估。然}fu实验往往受到模型尺寸、流场扰动和测量精度等的限制，有时可能难以通过实验的方法得到理想的结果。此外，实验往往经费投入较大、人力和物力耗费较大及周期较长;理论分析方法通常是利用简化的流动模型假设，给出所研究问题的解析解或简化方程。然}fu随着时代的发展，这些方法已不能很好地满足复杂非线性流体运动规律的研究。理论分析方法的优点是所得结果具有普遍适用性，各种影响因素清晰可见，是指导试验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。但是，它往往要求对计算对象进行抽象和简化，才有可能得出理论解。}fU对十非线性情况，只有少数流动才能得到解析结果。 计算流体力学方法很好地克服了前面两种方法的弱点，与传统的理论分析方法、实验研究方法一同组成了研究流体流动问题的完整体系。计算流体力学的发展，先后经历 2 FLUENT软件介绍 FLUENT软件是由美国FLUENT公司开发的著名的CFD计算分析软件，在航空、航天、透平机械、汽车、船舶、机械、化工、石化、计算机、半导体、能源、医学等领域得到了广泛的应用。能够解决流动、传热、化学反应、燃烧、多相流、旋涡流动等问题。 FLUENT软件研究的流动模型包括了定常和非定常流动，层流(包括各种非牛顿流模型)，紊流(包括最先进的紊流模型)，不可压缩和可压缩流动，传热和化学反应等。FLUENT软件设计基于“CFD计算机软件群的概念”，针对每一种流动的物理问题的特点，采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。不同领域的计算软件组合起来，成为CFD软件群，从而高效率地解决各个领域的复杂流动的计算问题，在各软件之间可以方便地进行数值交换，采用统一的前后处理工具，省去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，而可以将主要精力用十物理问题本身的探索上。 流体有限体积法(Finite V olume Method，简称FVM)是目前计算流体动力学领域内应用最普遍的一种对偏微分方程组的离散方法。FLUENT软件就是采用C语言编写的基于非结构化网格和有限体积法的通用CFD求解器，它推出了多种优化的物理模型，如定常和非定常流动;层流(包括各种非牛顿流模型);紊流(包括最先进的紊流模型);不可压缩和可压缩流动;传热;化学反应等。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。 在FLUENT 5.0之后的版本中，都采用GAMBIT的专用前处理软件。GAMBIT软件是面向CFD的专业前处理器软件，它包含全面的几何建模能力，也可以从主流的CAD/CAE软件导入几何体和网格，GAMBIT强大的布尔运算能力为建立复杂的几何模型提供的极大的方便。GAMBIT功能强大的网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量的网格。GAMBIT中专有的网格划分算法可以保证在较为复杂的几何区域直接划分出高质量的六面体网格。GAMBIT中的TGRID方法可以在极其复杂的几何区域中划分出与相邻区域网格连续的完全非结构化的网格，GAMBIT网格划分方法的选择完全是智能化的，在选择一个几何区域后GAMBIT会自动选择最合适的网格划分算法，使网格划分过程变得极为容易。 通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
CFD讲义-湍流模型
第三章，湍流模型 第一节， 前言 湍流流动模型很多，但大致可以归纳为以下三类： 第一类是湍流输运系数模型，是Boussinesq 于1877年针对二维流动提出的，将速度脉动的二阶关联量表示成平均速度梯度与湍流粘性系数的乘积。即： 2 1 21 x u u u t ??=''-μρ 3－1 推广到三维问题，若用笛卡儿张量表示，即有： ij i j j i t j i k x u x u u u δρμρ32 -??? ? ????+ ??=''- 3－2 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数t μ的方法。根据建立模型所需要的微分方程的数目，可以分为零方程模型（代数方程模型），单方程模型和双方程模型。 第二类是抛弃了湍流输运系数的概念，直接建立湍流应力和其它二阶关联量的输运方程。 第三类是大涡模拟。前两类是以湍流的统计结构为基础，对所有涡旋进行统计平均。大涡模拟把湍流分成大尺度湍流和小尺度湍流，通过求解三维经过修正的Navier-Stokes 方程，得到大涡旋的运动特性，而对小涡旋运动还采用上述的模型。 实际求解中，选用什么模型要根据具体问题的特点来决定。选择的一般原则是精度要高，应用简单，节省计算时间，同时也具有通用性。 FLUENT 提供的湍流模型包括：单方程（Spalart-Allmaras ）模型、双方程模型（标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、可实现(Realizable)κ-ε模型）及雷诺应力模型和大涡模拟。 湍流模型种类示意图 包含更多 物理机理 每次迭代 计算量增加 提的模型选 RANS-based models
第二节，平均量输运方程 雷诺平均就是把Navier-Stokes 方程中的瞬时变量分解成平均量和脉动量两部分。对于速度，有： i i i u u u '+= 3－3 其中，i u 和i u '分别是平均速度和脉动速度（i=1,2,3） 类似地，对于压力等其它标量，我们也有： φφφ'+= 3－4 其中，φ表示标量，如压力、能量、组分浓度等。 把上面的表达式代入瞬时的连续与动量方程，并取平均（去掉平均速度i u 上的横线），我们可以把连续与动量方程写成如下的笛卡儿坐标系下的张量形式： 0)(=?? +??i i u x t ρρ 3－5 () j i j l l ij i j j i j i i u u x x u x u x u x x p Dt Du ''-?? +???????????? ????-??+????+??-=ρδμρ32 3－6 上面两个方程称为雷诺平均的Navier-Stokes （RANS ）方程。他们和瞬时Navier-Stokes 方程有相同的形式，只是速度或其它求解变量变成了时间平均量。额外多出来的项j i u u ''-ρ是雷诺应力，表示湍流的影响。如果要求解该方程，必须模拟该项以封闭方程。 如果密度是变化的流动过程如燃烧问题，我们可以用法夫雷（Favre ）平均。这样才可以求解有密度变化的流动问题。法夫雷平均就是出了压力和密度本身以外，所有变量都用密度加权平均。变量的密度加权平均定义为： ρρ/~ Φ=Φ 3－7 符号～表示密度加权平均；对应于密度加权平均值的脉动值用Φ''表示，即有： Φ''+Φ=Φ~ 。很显然，这种脉动值的简单平均值不为零，但它的密度加权平均值等于零，即： 0≠Φ''， 0=Φ''ρ Boussinesq 近似与雷诺应力输运模型 为了封闭方程，必须对额外项雷诺应力j i u u ''-ρ进行模拟。一个通常的方法是应用Boussinesq 假设，认为雷诺应力与平均速度梯度成正比，即： ij i i t i j j i t j i x u k x u x u u u δμρμρ)(32 ??+-??? ? ????+??=''- 3－8 Boussinesq 假设被用于Spalart-Allmaras 单方程模型和ε-k 双方程模型。Boussinesq 近似 的好处是与求解湍流粘性系数有关的计算时间比较少，例如在Spalart-Allmaras 单方程模型中，只多求解一个表示湍流粘性的输运方程；在ε-k 双方程模型中，只需多求解湍动能k 和耗散率ε两个方程，湍流粘性系数用湍动能k 和耗散率ε的函数。Boussinesq 假设的缺点是认为湍