fluent基础(入门篇)

fluent基础(入门篇)
fluent基础(入门篇)

1单精度与双精度的区别

大多数情况下,单精度解算器高效准确,但是对于某些问题使用双精度解算器更合适。下面举几个例子:

如果几何图形长度尺度相差太多(比如细长管道),描述节点坐标时单精度网格计算就不合适了;如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成(比如:汽车的集管)平均压力不大,但是局部区域压力却可能相当大(因为你只能设定一个全局参考压力位置),此时采用双精度解算器来计算压差就很有必要了。对于包括很大热传导比率和(或)高比率网格的成对问题,如果使用单精度解算器便无法有效实现边界信息的传递,从而导致收敛性和(或)精度下降

2分离解与耦合解的区别

选择解的格式

FLUENT 提供三种不同的解格式:分离解;隐式耦合解;显式耦合解。三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果,但是它们也各有优缺点。分离解和耦合解方法的区别在于,连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同,分离解是按顺序解,耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程(比如:湍流或辐射)。隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。分离解以前用于 FLUENT 4 和 FLUENT/UNS,耦合显式解以前用于 RAMPANT。分离解以前是用于不可压流和一般可压流的。而耦合方法最初是用来解高速可压流的。现在,两种方法都适用于很大范围的流动(从不可压到高速可压),但是计算高速可压流时耦合格式比分离格式更合适。FLUENT 默认使用分离解算器,但是对于高速可压流(如上所述),强体积力导致的强烈耦合流动(比如浮力或者旋转力),或者在非常精细的网格上的流动,你需要考虑隐式解法。这一解法耦合了流动和能量方程,常常很快便可以收敛。耦合隐式解所需要内存大约是分离解的 1.5 到 2 倍,选择时可以通过这一性能来权衡利弊。在需要隐式耦合解的时候,如果计算机的内存不够就可以采用分离解或者耦合显式解。耦合显式解虽然也耦合了流动和能量方程,但是它还是比耦合隐式解需要的内存少,但是它的收敛性相应的也就差一些。

注意:分离解中提供的几个物理模型,在耦合解中是没有的:多项流模型;混合组分/PDF燃烧模型/预混合燃烧模型/Pollutant formation models/相变模型/Rosseland 辐射模型/指定质量流周期流动模型/周期性热传导模型。分离求解器是默认的

3欧拉方程用于解决无粘流动,

4操纵、相对、绝对压力

对于不同的流动状态,操作压力的指定以不同的方式影响你的计算。在低马赫数流动中压力计算的数值截断的影响。在低马赫数可压流动中,全部的压降和绝对静压相比很小,因此数值截断会对其有很大的影响。比方说吧,考虑 M << 1 的可压流动。压力变化 D p 与动压头(1/2) c p M^2 有关,其中 p 是静压,c 是指定的比热比。这就给出了 D p/p 和 M^2 的关系式,以至于 M——〉0时 D p/p——〉0。因此,除非给予足够的注意,否则低马赫数流动计算结果往往很容易会受到截断误差截断误差的影响。

操作压力、标准压力和绝对压力

FLUENT 通过从绝对压力中减去操作压力(一般说来大的压力粗略的等于流动中绝对压力的平均值)来避免截断误差(见在低马赫数流动中压力计算的数值截断的影响一节)产生的问题,并使用得到的压力来计算,这个压力称作标准压力。下面是操作压力,标准压力和绝对压力之间的关系式。绝对压力是操作压力和标准压力之和:你所指定的所有压力以及 FLUENT 所报告和计算的压力都是标准压力。

操作压力的意义

操作压力对于不可压理想气体流动来说是十分重要的,因为它直接决定了不可压理想气体定律所计算出来的密度,不可压理想气体定律计算密度的关系式为: r = (p_op/R T)。因此,你必须保证适当的设定操作压力。

操作压力在低马赫数可压流动中具有十分重要的意义,因为它在避免截断误差问题中扮演了重要的角色,如操作压力,标准压力和绝对压力一节所述。同样地,你必须保证适当地设定操作压力。

对于高马赫数可压流动,操作压力的意义就不是很明显了。在这种情况下,压力的变化比低马赫数可压流动中压力的变化大得多,因此截断误差不会产生什么实际的问题,因此也就不真正需要使用标准压力。事实上,在这种计算中使用绝对压力通常会更方便。因为FLUENT 总是使用标准压力,所以你可以简单的设定操作压力为零,而使标准压力和绝对压力相等。

如果密度假定为常数,或者密度是从温度的轮廓函数中推导出来,那么根本就不使用操作压力。需要注意的是:默认的操作压力为 101325 Pa.。

如何设定操作压力

选择合适的操作压力的判据是基于流动马赫数的区域以及确定密度的关系式。例如:如果你在不可压流动的计算中使用理想气体定律(如自然对流问题),你应该使用平均流动压力的典型值。

下表是设定操作压力的推荐方法。请记住默认的操作压力为101325 Pa。

你需要在操作压力面板中设定操作压力。菜单:Define/Operating Conditions...。

对于不包括任何压力边界的不可压流动,FLUENT 会在每次迭代之后调节标准压力场以避免它浮动。这一操作是通过在(或接近)参考压力位置的单元中使用的压力实现的。在完全的压力场中减去单元内的压力值,从而保证参考压力位置的标准压力总为零。如果包含了压力条件,就不需要调节了,参考压力位置也忽略了。参考压力位置默认为单元的中心或者接近点(0,0,0)。有时候你可能想要移动参考压力位置,也许要将它定位于绝对压力已知的点处(比如:如果你想将计算结果和实验数据比较)。要改变位置,请在操作压力面板中输入参考压力位置的新的坐标值(X,Y,Z)。菜

5全隐格式的优点

是它关于时间步无条件稳定.使用分离或者耦合隐式解算器时。显式时间步形式只能用在耦合显式解算器中。不可压流动。显式时间步不能用于计算时间精度不可压流动(即:除了理想气体的气体定律)。在每一个时间步内,不可压解必须迭代直至收敛。。显式形式主要用于解决捕捉诸如激波之类的运动波的过渡问题。

6 湍流模型

选择湍流模型的要考虑的因素: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。

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,而且已经显示出和好的效果。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。

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。

k-e模型

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、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

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。

k-ω模型

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。

剪切压力传输(SST) k-ω模型

SST k-ω模型由Menter发展,以便使得在广泛的领域中可以独立于k-e模型,使得在近壁自由流中k-ω模型有广泛的应用范围和精度。为了达到此目的,k-e模型变成了k-ω公式。SSTk-ω模型和标准k-ω模型相似,但有以下改进:

·SST k-ω模型和k-e模型的变形增长于混合功能和双模型加在一起。混合功能是为近壁

区域设计的,这个区域对标准k-ω模型有效,还有自由表面,这对k-e模型的变形有效。

·SST k-ω模型合并了来源于ω方程中的交叉扩散。

·湍流粘度考虑到了湍流剪应力的传波。

·模型常量不同

这些改进使得SST k-ω模型比标准k-ω模型在在广泛的流动领域中有更高的精度和可信度。

雷诺压力模型(RSM)

在FLUENT中RSM是最精细制作的模型。放弃等方性边界速度假设,RSM使得雷诺平均N-S方程封闭,解决了关于方程中的雷诺压力,还有耗散速率。这意味这在二维流动中加入了四个方程,而在三维流动中加入了七个方程。由于RSM比单方程和双方程模型更加严格的考虑了流线型弯曲、漩涡、旋转和张力快速变化,它对于复杂流动有更高的精度预测的潜力。但是这种预测仅仅限于与雷诺压力有关的

方程。压力张力和耗散速率被认为是使RSM模型预测精度降低的主要因素。RSM模型并不总是因为比简单模型好而花费更多的计算机资源。但是要考虑雷诺压力的各向异性时,必须用RSM模型。例如飓风流动、燃烧室高速旋转流、管道中二次流。

k-e模型间的区别

标准、 RNG和带旋流修正k-e模型这三种模型有相似的形式,有k方程和e方程,它们主要的不同点是:

·计算湍流粘性的方法

·湍流Prandtl数由k和e方程的湍流扩散决定

·在e方程中湍流的产生和消失

每个模型计算湍流粘性的方法和模型的常数不一样。但从本质上它们在其它方面是一样的。标准 k-e 模型是个半经验公式,主要是基于湍流动能和扩散率。k方程是个精确方程,e方程是个由经验公式导出的方程。k-e 模型假定流场完全是湍流,分之之间的粘性可以忽略。标准 k-e 模型因而只对完全是湍流的流场有效。

RNG模型相比于标准k-e模型对瞬变流和流线弯曲的影响能作出更好的反应,这也可以解释RNG模型在某类流动中有很好的表现。

这个模型(realize)对于和广泛的的流动有效,包括旋转均匀剪切流,自由流中包括喷射和混合流,管道和边界流,还有分离流。由于这些原因,这种模型比标准k-e模型要好。尤其需要注意的是这种模型可以解决圆柱射流。比如,它预测了轴对称射流的传播速率,和平板射流一样。

k-ω模型间的区别

俩种模型有相似的形式,有方程k和ω。SST和标准模型的不同之处是

·从边界层内部的标准k-ω模型到边界层外部的高雷诺数的k -e模型的逐渐转变

·考虑到湍流剪应力的影响修改了湍流粘性公式标准k-ω模型是一种经验模型,是基于湍流能量方程和扩散速率方程。由于k-ω模型已经修改多年,k方程和ω方程都增加了项,这样增加了模型的精度。FLUENT还提供了SST模型。它更适合对流减压区的计算。另外它还考虑了正交发散项从而使方程在近壁面和远壁面都适合

7非定常流动

如果流动参数随时间而变,则这种流动成为非定常流动否则成为定常流动(v p )

8分离和耦合

离式求解器在计算不可压流体时,不考虑压力做功和动能的影响。在处理可压缩流动或使用任何耦合式求解器时,总是考虑压力做功和动能。在使用分离式求解器时,FLUENT 的缺省能量方程不包含这一项(粘性耗散项)(因为一般灰忽略粘性产生的热量)。当Brinkman 数,Br,接近或大于 1 时,流体粘性生成的热量不可忽视:当用户的问题需要考虑粘性耗散项,并且使用的是分离式求解器时,用户应该在 Viscous Model panel 面板中使用 Viscous Heating 选项激活此项。对于一般的可压缩流动,需要注意的是,如果用户已经定义了可压缩流动,但使用了分离式求解器,FLUENT 不会自动激活粘性耗散选项。对于任一种耦合式求解器,在求解能量方程时,粘性耗散项总是被考虑进去。

考虑组分扩散项:当使用分离式求解器时,FLUET 允许用户对固体介质设定各向异性的导热率。如果使用分离式求解器,用户可以禁止掉入口的能量扩散来达到此目的。如果使用耦合式求解器,那么,入口区的扩散传热不能禁止掉。如果模拟的是粘性流动,并且希望在能量方程中包含粘性生成热,请在 Viscous Model panel.面板中激活 Viscous Heating 选项(可选的,且仅适用于离散求解器,)。在使用离散求解器时,缺省情况下,FLUENT 在能量方程中忽略了粘性生成热(各个耦合求解器总是包含有粘性生成热)。对于流体剪切应力较大(例如流体润滑问题),和/或高速可压缩流动(请参阅方程 11.2-9),用户应该考虑粘性耗散。

传热计算的求解过程中,能量方程的亚松弛当用户使用分离式求解器时,FLUENT 使用亚松弛参数(系数,在 Solution Controls panel 面板中由用户定义,请参阅 22.9 节)来对能量方程进行亚松弛处理。如果使用分离式求解器时收敛困难,那么,用户可以考虑在Species Model panel.面板中禁止Diffusion Energy Source 选项。需要注意的是,对于任何耦合求解器,总是包含有组分扩散的影响。

对于传热计算,更有效的计算策略是先计算绝热流动,然后再考虑能量方程的计算。依据流动与传热是否耦合,求解过程稍有不同。若用户的问题是非耦合的流动-传热过程(没有依赖于温度的介质属性或浮力),那么,用户可以先求解绝热流动(屏蔽掉能量方程)以得到收敛的流场,然后再单独求解能量输运方程。

由于耦合求解器同时求解流动与能量方程,所以,上述的能量方程单独求解过程仅对分离式求解器有效。流动与传热的耦合计算对于流动与传热耦合问题(例如,模型中包含有依赖于温度的介质属性或浮力),在计算能量方程之前,用户可以首先求解流动方程。获得收敛的流场计算结果之后,用户可以再选择能量方程,然后同时求解流动与传热方程,最终获得问题的完整解。在 FLUENT 的非耦合求解

器中,入口的物质净输送量由对流量和扩散量组成,对耦合解算器,只包括对流部分。对流部分由你指定的物质浓度确定。扩散部分依赖于计算得到的物质浓度场。因此,扩散部分(从而使净输送量)不预先指定。

9多相流模型

VOF模型

所谓 VOF 模型是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。当需要得到一种或多种互不相融流体间的交界面时,可以采用这种模型。在 VOF模型中,不同的流体组分共用着一套动量方程,计算时在全流场的每个计算单元内,都记录下各流体组分所占有的体积率。VOF 模型的应用例子包括分层流,自由面流动,灌注,晃动,液体中大气泡的流动,水坝决堤时的水流,对喷射衰竭(jet breakup)(表面张力)的预测,以及求得任意液-气分界面的稳态或瞬时分界面

混合物模型

混和物模型可用于两相流或多相流(流体或颗粒)。因为在欧拉模型中,各相被处理为互相贯通的连续体,混和物模型求解的是混合物的动量方程,并通过相对速度来描述离散相。混合物模型的应用包括低负载的粒子负载流,气泡流,沉降,以及旋风分离器。混合物模型也可用于没有离散相相对速度的均匀多相流。

欧拉模型

欧拉模型是 Fluent 中最复杂的多相流模型。它建立了一套包含有 n 个的动量方程和连续方程来求解每一相。压力项和各界面交换系数是耦合在一起的。耦合的方式则依赖于所含相的情况,颗粒流(流-固)的处理与非颗粒流(流-流)是不同的。对于颗粒流,可应用分子运动理论来求得流动特性。不同相之间的动量交换也依赖于混合物的类别。通过FLUENT 的客户自定义函数(user-defined functions),你可以自己定义动量交换的计算方式。欧拉模型的应用包括气泡柱,上浮,颗粒悬浮,以及流化床。

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

是粒子流见,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。

对于分层流和活塞流,最直接的就是选择 VOF 模型,离散相模型只适用于低体积率的情况。但同时,也只有离散相模型才允许你指定颗粒的分布或者在多相流模型中同时加入燃烧模型。

9‵通用多相流模型

VOF模型适合于分层的或自由表面流,而mixture和Eulerian 模型适合于流动中有相混合或分离,或者分散相的 volume fraction 超过 10%的情形。(流动中分散相的 volume fraction 小于或等于10%时可使用第 19 章讨论过的离散相模型)。为了在 mixture 模型和 Eulerian 模型之间作出选择,除了 Section18.4 中详细的指导外,

你还应考虑以下几点:

★如果分散相有着宽广的分布,mixture 模型是最可取的。如果分散相只集中在区域的一部分,你应当使用 Eulerian 模型。

★如果应用于你的系统的相间曳力规律是可利用的(either within FLUENT or through a user-defined function),Eulerian 模型通常比 mixture 模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不知道或者它们应用于你的系统是有疑问的,mixture 模型可能是更好的选择。

★如果你想解一个需要计算付出较少的简单的问题,mixture 模型可能是更好的选择,因为它比 Eulerian 模型要少解一部分方程。如果精度比计算付出更重要,Eulerian 模型是更好的选择。但是请记住,复杂的 Eulerian 模型比 mixture 模型的计算稳定性要差。

10松弛因子

为了改进耦合计算的收敛性,用户可减小松弛系数。

由于流体力学中要求解非线性的方程,在求解过程中,控制变量的变化是很必要的,这就通过松弛因子来实现的.它控制变量在每次迭代中的变化.也就是说,变量的新值为原值加上变化量乘以松弛因子. 如:A1=A0+B*DETA A1 新值 A0 原值 B 松弛因子 DETA 变化量松弛因子可控制收敛的速度和改善收敛的状况!

为 1,相当于不用松弛因子大于 1,为超松弛因子,加快收敛速

度小于 1,欠松弛因子,改善收敛的条件一般来讲,大家都是在收敛不好的时候,采用一个较小的欠松弛因子。

Fluent 里面用的是欠松弛,主要防止两次迭代值相差太大引起发散。松弛因子的值在 0~1 之间,越小表示两次迭代值之间变化越小,也就越稳定,但收敛也就越慢。

a 亚孙持因子

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。

注: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。

11库朗数

Courant number实际上是指时间步长和空间步长的相对关系,系统自动减小courant数,这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域,当局部的流速过大或者压差过大时出错,把局部的网格加密再试一下。在FLUENT中,用courant number来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说,随着courant number的从小到大的变化,收敛速度逐渐加快,但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题,在计算的过程中,最好是把courant number从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如果收敛速度较慢而且比较稳定的话,可以适当的增加courant number的大小,根据自己具体的问题,找出一个比较合适的courant number,让收敛速度能够足够的快,而且能够保持它的稳定性。

FLUENT计算开始迭代最好使用较小的库朗数,否则容易导致迭代发散,修改办法slove-controls-solution,修改courant Number 默认值为1,开始没有经验的改小点,比如0.01,然后逐渐加大。

接9′通用多相流

fluent--模拟例子

第一章 一维稳态导热的数值模拟 一、模拟实验目的和内容 本模拟实验的目的主要有3个:(1)学生初步了解并掌握Fluent 求解问题的一般过程,主要包括前处理、计算、后处理三个部分。(2)理解计算机求解问题的原理,即通过对系统进行离散化,从而求解代数方程组,求得整个系统区域的场分布。(3)模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较,验证数值模拟的可靠性。实验内容主要包括:(1)模拟一维稳态导热平板内的温度分布。(2)模拟一维稳态导热总的传热量。 二、实例简介 如图1-1所示,平板的长宽度远远大于它的厚度,平板的上部保持高温h t ,平板的下部保持低温c t 。平板的长高比为30,可作为一维问题进行处理。需要求解平板内的温度分布以及整个稳态传热过程的传热量。 三、实例操作步骤 1. 利用Gambit 对计算区域离散化和指定边界条件类型 步骤1:启动Gambit 软件并建立新文件 在路径C:\Fluent.Inc\ntbin\ntx86下打开gambit 文件(双击后稍等片刻),其窗口布局如图1-2所示。 图1-2 Gambit 窗口的布局 然后是建立新文件,操作为选择打开入图1-3所示的对话框。 h t c 图1-1 导热计算区域示意图 x y

图1-3 建立新文件 在ID文本框中输入onedim作为文件名,然后单击Accept按纽,在随后显示的图1-4对话框中单击Yes按纽保存。 图1-4 确认保存对话框 步骤2:创建几何图形 选择Operation→Geometry→Face ,打开图1-5所示的对话框。 图1-5 创建面的对话框 在Width内输入30,在Height中输入1,在Direction下选择+X+Y坐标系,然后单击Apply,并在Global Control下点击,则出现图1-6所示的几何图形。 图1-6 几何图形的显示 步骤3:网格划分 (1)边的网格划分 当几何区域确定之后,接下来就需要对几何区域进行离散化,即进行网格划分。选择Operation→Mesh→Edge,打开图1-7所示的对话框。

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

学习fluent(流体常识及软件计算参数设置)

luent 中一些问题 ( 目录 ) 离散化的目的 计算区域的离散及通常使用的网格 控制方程的离散及其方法 各种离散化方法的区别 8 9 10在GAMBIT 中显示的“check 主要通过哪几种来判断其网格的质量?及其在做网格时大 致注意到哪些细节? 11 在两个面的交界线上如果出现网格间距不同的情况时,即两块网格不连续时,怎么样克 服这种情况呢? 12在设置GAMBIT 边界层类型时需要注意的几个问题: a 、没有定义的边界线如何处理? b 、计算域内的内部边界如何处理( 2D )? 13 为何在划分网格后,还要指定边界类型和区域类型?常用的边界类型和区域类型有哪 些? 14 20 何为流体区域( fluid zone )和固体区域( solid zone )?为什么要使用区域的概念? FLUENT 是怎样使用区域的? 15 21 如何监视 FLUENT 的计算结果?如何判断计算是否收敛?在 FLUENT 中收敛准则是 如何定义的?分析计算收敛性的各控制参数,并说明如何选择和设置这些 参数?解决不收1 如何入门 2 CFD 2.1 2.2 2. 3 2.4 2.5 2.6 计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语 理想流体( Ideal Fluid )和粘性流体( Viscous Fluid ) 牛顿流体( Newtonian Fluid )和非牛顿流体( non-Newtonian Fluid ) 可压缩流体 ( Compressible Fluid )和不可压缩流体( Incompressible Fluid ) 层流( Laminar Flow )和湍流( Turbulent Flow ) 定常流动( Steady Flow )和非定常流动( Unsteady Flow ) 亚音 速流动 (Subsonic) 与超音速流动( Supersonic ) 热传导( Heat Transfer )及扩散 ( Diffusion ) 2.7 3 在数值模拟过程中,离散化的目的是什么?如何对计算区域进行离散化?离散化时通常 使用哪些网格?如何对控制方程进行离散?离散化常用的方法有哪些?它们有 什么不 同? 3.1 3.2 3.3 3.4 4 常见离散格式的性能的对比(稳定性、精度和经济性) 5 流场数值计算的目的是什么?主要方法有哪些?其基本思路是什么?各自的适用范围是 什 么? 6 可压缩流动和不可压缩流动,在数值解法上各有何特点?为何不可压缩流动在求解时反 而比 可压缩流动有更多的困难? 6.1 可压缩 Euler 及 Navier-Stokes 方程数值解 6.2 不可压缩 Navier-Stokes 方程求解 什么叫边界条件?有何物理意义?它与初始条件有什么关系? 在数值计算中,偏微分方程的 双曲型方程、椭圆型方程、抛物型方程有什么区别? 在网格生成技术中,什么叫贴体坐标 系?什么叫网格独立解?

《FLUENT中文手册(简化版)》

FLUENT中文手册(简化版) 本手册介绍FLUENT的使用方法,并附带了相关的算例。下面是本教程各部分各章节的简略概括。 第一部分: ?开始使用: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。在本章中给出了一个简单的算例。 ?使用界面:描述用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法,还有远程处理与批处理的一些方法。?读写文件:描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。 ?单位系统:描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。 ?使用网格:描述了各种计算网格来源,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。还描述了非一致(nonconformal)网格的使用. ?边界条件:描述了FLUENT所提供的各种类型边界条件和源项,如何使用它们,如何定义它们等 ?物理特性: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: ?基本物理模型:描述了计算流动和传热所用的物理模型(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)及其使用方法,还有自定义标量的信息。 ?湍流模型:描述了FLUENT的湍流模型以及使用条件。 ?辐射模型:描述了FLUENT的热辐射模型以及使用条件。 ?化学组分输运和反应流:描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法,并详细叙述了prePDF 的使用方法。 ?污染形成模型: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: ?相变模拟:描述了FLUENT的相变模型及其使用方法。 ?离散相变模型:描述了FLUENT的离散相变模型及其使用方法。 ?多相流模型:描述了FLUENT的多相流模型及其使用方法。 ?移动坐标系下的流动:描述单一旋转坐标系、多重移动坐标系、以及滑动网格的使用方法。 ?解法器(solver)的使用:描述了如何使用FLUENT的解法器。 ?网格适应:描述了如何优化网格以适应计算需求。 第四部分: ?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 ?图形和可视化:本章描述了检验FLUENT解的图形工具 ?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。 ?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。 ?并行处理:本章描述了FLUENT的并行处理特点以及使用方法 ?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 对于初学者,建议从阅读“开始”这一章起步。 对于有经验的使用者,有三种不同的方法供你使用该手册:按照特定程序的步骤从按程序顺序排列的目录列表和主题列表中查找相关资料;从命令索引查找特定的面板和文本命令的使用方法;从分类索引查找特定类别信息(在线帮助中没有此类索引,只能在印刷手册中找到它)。 什么时候使用Support Engineer:Support Engineer能帮你计划CFD模拟工程并解决在使用FLUENT 中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用Support Engineer。但是在使用之前有以下几个注意事项:●仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息 ●回忆导致你产生问题的每一步 ●如果可能的话,请记下所出现的错误信息 ●对于特别困难的问题,保存FLUENT出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时,它是最好的资源。

fluent学习笔记

fluent技术基础与应用实例 4.2.2 fluent数值模拟步骤简介 主要步骤: 1、根据实际问题选择2D或3Dfluent求解器从而进行数值模拟。 2、导入网格(File→Read→Case,然后选择有gambit导出的.msh文件) 3、检查网格(Grid→Check)。如果网格最小体积为负值,就要重新 进行网格划分。 4、选择计算模型。 5、确定流体物理性质(Define→Material)。 6、定义操作环境(Define→operating condition) 7、制定边界条件(Define→Boundary Conditions) 8、求解方法的设置及其控制。 9、流场初始化(Solve→Initialize) 10、迭代求解(Solve→Iterate) 11、检查结果。 12、保存结果,后处理等。 具体操作步骤: 1、fluent2d或3d求解器的选择。 2、网格的相关操作 (1)、读入网格文件 (2)、检查网格文件 文件读入后,一定要对网格进行检查。上述的操作可以得到网格信息,从中看出几何区域的大小。另外从minimum volume 可以知道最小网格的体积,若是它的值大于零,网格可以用于计算,否则就要重新划 分网格。 (3)、设置计算区域 在gambit中画出的图形是没有单位的,它是一个纯数量的模型。故 在进行实际计算的时候,要根据实际将模型放大或缩小。方法是改变fluent总求解器的单位。 (4)、显示网格。 Display→Grid 3、选择计算模型

(1)、基本求解器的定义 Define→Models→Solver Fluent中提供了三种求解方法: ·非耦合求解 segregated ·耦合隐式求解 coupled implicit ·耦合显示求解 coupled explicit 非耦合求解方法主要用于不可压缩流体或者压缩性不强的流体。 耦合求解方法用在高速可压缩流体 fluent默认设置是非耦合求解方法,但对于高速可压缩流动,有强的体积力(浮力或离心力)的流动,求解问题时网格要比较密集,建 议采用耦合隐式求解方法。耦合能量和动量方程,可以较快的得到收敛值。耦合隐式求解的短板:运行所需要的存比较大。若果必须要耦合求解而机器存不够用,可以考虑采用耦合显示求解方法。盖求解方法也耦合了动量,能量和组分方程,但是存却比隐式求解方法要小。 需要指出的是,非耦合求解器的一些模型在耦合求解器里并不一定都有。耦合求解器里没有的模型包括:多相流模型、混合分数/PDF燃烧模型、预混燃烧模型。污染物生成模型、相变模型、Rosseland辐射模型、确定质量流率的周期性流动模型和周期性换热模型。 %%%有点重复,但是可以看看加深理解 Fluent提供三种不同的求解方法;分离解、隐式耦合解、显示耦合解。分理解和耦合解的主要区别在于:连续方程、动量方程、能量方程和 组分方程解的步骤不同。 分离解按照顺序解,耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程。隐式解和显示解的区别在于线性耦合方程的方式不同。 Fluent默认使用分离求解器,但是对于高速可压流动,强体积力导致 的强烈耦合流动(流体流动耦合流体换热耦合流体的混合,三者相互耦合的过程—文档整理者注)(浮力或者旋转力),或者在非常精细的网格上的流动,需要考虑隐式解。这一解法耦合了流动和能量方程, 收敛很快。%%% (2)、其他求解器的选择 在实际问题中,除了要计算流场,有时还要计算温度场或者浓度场等,因此还需要其他的模型。主要的模型有: Multiphase(多相流动)viscous(层流或湍流)energy(是否考虑传热)species(反应及其传热相关) (3)操作环境的设置 Define→operation→condition

学习fluent (流体常识及软件计算参数设置)

luent中一些问题----(目录) 1 如何入门 2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语 2.1 理想流体(Ideal Fluid)和粘性流体(Viscous Fluid) 2.2 牛顿流体(Newtonian Fluid)和非牛顿流体(non-Newtonian Fluid) 2.3 可压缩流体(Compressible Fluid)和不可压缩流体(Incompressible Fluid) 2.4 层流(Laminar Flow)和湍流(Turbulent Flow) 2.5 定常流动(Steady Flow)和非定常流动(Unsteady Flow) 2.6 亚音速流动(Subsonic)与超音速流动(Supersonic) 2.7 热传导(Heat Transfer)及扩散(Diffusion) 3 在数值模拟过程中,离散化的目的是什么?如何对计算区域进行离散化?离散化时通常使用哪些网格?如何对控制方程进行离散?离散化常用的方法有哪些?它们有什么不 同? 3.1 离散化的目的 3.2 计算区域的离散及通常使用的网格 3.3 控制方程的离散及其方法 3.4 各种离散化方法的区别 4 常见离散格式的性能的对比(稳定性、精度和经济性) 5 流场数值计算的目的是什么?主要方法有哪些?其基本思路是什么?各自的适用范围是什么? 6 可压缩流动和不可压缩流动,在数值解法上各有何特点?为何不可压缩流动在求解时反而比可压缩流动有更多的困难? 6.1 可压缩Euler及Navier-Stokes方程数值解 6.2 不可压缩Navier-Stokes方程求解 7 什么叫边界条件?有何物理意义?它与初始条件有什么关系? 8 在数值计算中,偏微分方程的双曲型方程、椭圆型方程、抛物型方程有什么区别? 9 在网格生成技术中,什么叫贴体坐标系?什么叫网格独立解? 10 在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量?及其在做网格时大致注意到哪些细节? 11 在两个面的交界线上如果出现网格间距不同的情况时,即两块网格不连续时,怎么样克服这种情况呢? 12 在设置GAMBIT边界层类型时需要注意的几个问题:a、没有定义的边界线如何处理? b、计算域内的内部边界如何处理(2D)? 13 为何在划分网格后,还要指定边界类型和区域类型?常用的边界类型和区域类型有哪些? 14 20 何为流体区域(fluid zone)和固体区域(solid zone)?为什么要使用区域的概念?FLUENT是怎样使用区域的? 15 21 如何监视FLUENT的计算结果?如何判断计算是否收敛?在FLUENT中收敛准则是如何定义的?分析计算收敛性的各控制参数,并说明如何选择和设置这些参数?解决不收

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

辐射和对流模型Fluent参数设置

辐射和对流模型Fluent参数设置 1.读入***.mesh文件,并对网格文件进行进行检查,Grid→cheek,主要看最小体积和最小面积不能为负,之后进行刻度转换,Grid→scale,在Gmbit 里面建模默认尺寸为米,与实际尺寸之间要进行转化,如下图: 2.选择求解器,Define→Models→sover……根据情况选择,如上图:接着选择辐射模型,Define→Models→Radiation,如下图,当Radiation Model面板上 点击ok时,会出现一个信息提示框,告诉你新 的材料物性被添加了,你将在后面设置物性参 数,因此现在只需单击ok确认这个信息即可, 如下图: 注意:当你激活辐射模型后,Fluent会自动打开能量求解器,如下图: 不用再Define→Models→Energy……

3.设置流体粘性,由于模型中空气流速比较大,设成双方程模型:如下图: 4.设置操作条件,此模型此有流体,属有重力情况,Define→Operating Conditions,选中 Gravity.Y方向加速度设置为-9.8 2 m,击OK确定。 /s 设置工作温度,在后面要激活的Boussinesq model要用到,(Boussinesq model:

考虑温度变化而忽略压强变化引起的密度变化叫做Boussinesq 假设) 5. 定义材料并设置其物理属性 Define →Material …… 先定义空气物性,要定义成有浮力的,取Boussinesq 选项。 Density=1.1653/m kg ,()k kg j C p ?=/1005 Thermal Conductivity=0.0267()k m w ?/,Material Type :fluid ; Thermal Expansion Coefficient =0.0033()k /1。 通过滚动条使先前面板中不可见的物性显示出来。在Scattering Coefficient 和Scattering Phase Function 中保持默认值,在要解决的问题中不涉及到散射问题;设定热扩散系数(用boussinesq 模型时)为1e-5K -1。单击Change/Create ,关闭Materials 面板。 6.设置边界条件Define → Boundary Conditions ……

fluent计算讨论

建议大家一起讨论一下湍流边界条件该如何设置 本人也是刚刚接触Fluent系列软件不久,在应用它来求解CFD问题时遇到了不少问题,也得到了很多宝贵经验,其中湍流边界条件的设置就是一个很棘手的问题。 最近对该问题总结经验如下: 在入口、出口或远场边界流入流域的流动,FLUENT需要指定输运标量的值。本节描述了对于特定模型需要哪些量,并且该如何指定它们。也为确定流入边界值最为合适的方法提供了指导方针。 使用轮廓指定湍流参量 在入口处要准确的描述边界层和完全发展的湍流流动,你应该通过实验数据和经验公式创建边界轮廓文件来完美的设定湍流量。如果你有轮廓的分析描述而不是数据点,你也可以用这个分析描述来创建边界轮廓文件,或者创建用户自定义函数来提供入口边界的信息。一旦你创建了轮廓函数,你就可以使用如下的方法: λSpalart-Allmaras模型:在湍流指定方法下拉菜单中指定湍流粘性比,并在在湍流粘性比之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。通过将m_t/m和密度与分子粘性的适当结合,F LUENT为修改后的湍流粘性计算边界值。 λk-e模型:在湍流指定方法下拉菜单中选择K和Epsilon并在湍动能(Turb. Kinetic E nergy)和湍流扩散速度(Turb. Dissipation Rate)之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。λ雷诺应力模型:在湍流指定方法下拉菜单中选择K和Epsilon并在湍动能(Turb. Kin etic Energy)和湍流扩散速度(Turb. Dissipation Rate)之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。在湍流指定方法下拉菜单中选择雷诺应力部分,并在每一个单独的雷诺应力部分之后的下拉菜单中选择适当的轮廓名。 湍流量的统一说明 在某些情况下流动流入开始时,将边界处的所有湍流量指定为统一值是适当的。比如说,在进入管道的流体,远场边界,甚至完全发展的管流中,湍流量的精确轮廓是未知的。 在大多数湍流流动中,湍流的更高层次产生于边界层而不是流动边界进入流域的地方,因此这就导致了计算结果对流入边界值相对来说不敏感。然而必须注意的是要保证边界值不是非物理边界。非物理边界会导致你的解不准确或者不收敛。对于外部流来说这一特点尤其突出,如果自由流的有效粘性系数具有非物理性的大值,边界层就会找不到了。 你可以在使用轮廓指定湍流量一节中描述的湍流指定方法,来输入同一数值取代轮廓。你也可以选择用更为方便的量来指定湍流量,如湍流强度,湍流粘性比,水力直径以及湍流特征尺度,下面将会对这些内容作一详细叙述。 湍流强度I定义为相对于平均速度u_avg的脉动速度u^'的均方根。 小于或等于1%的湍流强度通常被认为低强度湍流,大于10%被认为是高强度湍流。从外界,测量数据的入口边界,你可以很好的估计湍流强度。例如:如果你模拟风洞试验,自由流的湍流强度通常可以从风洞指标中得到。在现代低湍流风洞中自由流湍流强度通常低到0.0

Fluent求解参数设置

求解参数设置(Solution Methods/Solution Controls): 在设置完计算模型和边界条件后,即可开始求解计算了,因为常会出现求解不收敛或者收敛速度很慢的情况,所以就要根据具体的模型制定具体的求解策略,主要通过修改求解参数来完成。在求解参数中主要设置求解的控制方程、选择压力速度耦合方法、松弛因子、离散格式等。 在VOF模型中,PISO比较适合于不复杂的流体,SIMPLE和SIMPLEC适合于可压缩的流体或者处于封闭域中的流体。 ? 求解的控制方程: 在求解参数设置中,可以选择所需要求 解的控制方程。可选择的方程包括Flow(流动方 程)、Turbulence(湍流方程)、Energy(能量方 程)、Volume Fraction(体积分数方程)等。在 求解过程中,有时为了得到收敛的解,先关闭 一些方程,等一些简单的方程收敛后,再开启 复杂的方程一起计算。 ? 选择压力速度耦合方法: 在基于压力求解器中,FLUENT提供了压 力速度耦合的4种方法,即SIMPLE、 SIMPLEC(SIMPLE.Consistent)、PISO以及 Coupled。定常状态计算一般使用SIMPLE或者 SIMPLEC方法,对于过渡计算推荐使用PISO方 法。PISO方法还可以用于高度倾斜网格的定常 状态计算和过渡计算。需要注意的是压力速度 耦合只用于分离求解器,在耦合求解器中不可 以使用。 在FLUENT中,可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC算法,默认是SIMPLE算法,但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弛迭代时。 对于相对简单的问题(如没有附加模型激活的层流流动),其收敛性可以被压力速度耦合所限制,用户通常可以使用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC算法中,压力校正亚松弛因子通常设为1.0,它有助于收敛,但是,在有些问题中,将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致流动不稳定,对于这种情况,则需要使用更为保守的亚松弛或者使用SIMPLE算法。对于包含湍流或附加物理模型的复杂流动,只要用压力速度耦合做限制,SIMPLEC就会提高收敛性,它通常是一种限制收敛性的附加模拟参数,在这种情况下,SIMPLE和SIMPLEC 会给出相似的收敛速度。 对于所有的过渡流动计算,推荐使用PISO算法邻近校正。它允许用户使用大的时间步,而且对于动量和压力都可以使用亚松弛因子1.0。对于定常状态问题,具有邻近校正的PISO并不会比具有较好的亚松弛因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。 当使用PISO邻近校正时,对所有方程都推荐使用亚松弛因子为1.0或者接近1.0。如果只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正,则要设定动量和压力的亚松弛因子之和为1.0(例如,压力亚松弛因子0.3,动量亚松弛因子0.7)。

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经验

Fluent 问题集锦 问题1: 如果体网格做好后,感觉质量不好,然后将体网格删除,在其面上重新作网格,结果发现网格都脱离面,不再附体了,比其先前的网格质量更差了. 原因: 删除体网格时,也许连同较低层次的网格都删除了.上面的脱离面可能是需要的体的面. 解决方法: 重新生成了面,在重新划分网格 问题2: 在gambit下做一虚的曲面的网格,结果面上的网格线脱离曲面,由此产生的体网格出现负体积. 原因: 估计是曲面扭曲太严重造成的 解决方法: 可以试试分区域划分体网格,先将曲面分成几个小面,生成各自的面网格,再划体网格。 问题3: 当好网格文件的时候,并检查了网格质量满足要求,但输出*.msh时报错误. 原因: 应该不是网格数量和尺寸.可能是在定义边界条件或continuum type时出了问题. 解决方法: 先把边界条件删除重新导出看行不行.其二如果有两个几何信息重合在一起, 也可能出现上诉情况,将几何信息合并掉. 问题4: 当把两个面(其中一个实际是由若干小面组成,将若干小面定义为了group了)拼接在一起,也就是说两者之间有流体通过,两个面各属不同的体,网格导入到fluent时,使用interface时出现网格check的错误,将interface的边界条件删除,就不会发生网格检查的错误.如何将两个面的网格相连. 原因: interface后的两个体的交接面,fluent以将其作为内部流体处理(非重叠部分默认为wall,合并后网格会在某些地方发生畸变,导致合并失败.也可能准备合并的两个面几何位臵有误差,应该准确的在同一几何位臵(合并的面大小相等时),在合并之前要合理分块。 解决方法: 为了避免网格发生畸变(可能一个面上的网格跑到另外的面上了),可以一面网格粗,一面网格细,避免; 再者就是通过将一个面的网格直接映射到另一面上的,两个面默认为interior.也可以将网格拼接一起. 上述语言有些模糊不清,仅供参考,并希望高手批评指正,^_^

详细FLUENT实例讲座翼型计算

详细FLUENT实例讲座翼型计算 部门: xxx 时间: xxx 整理范文,仅供参考,可下载自行编辑

CAE联盟论坛精品讲座系列 详细FLUENT实例讲座-翼型计算 主讲人:流沙 CAE联盟论坛总版主 1.1 问题描述 翼型升阻力计算是CFD最常规的应用之一。本例计算的翼型为 RAE2822,其几何参数可以查看翼型数据库。本例计算在来流速度0.75马赫,攻角3.19°情况下,翼型的升阻系数及流场分布,并将计算结果与实验数据进行对比。模型示意图如图1所示。 b5E2RGbCAP 1.p ng(12.13 K>2018/7/29 23:41:251.2 FLUENT前处理设置Step 1:导入计算模型 以3D,双精度方式启动FLUENT14.5。 利用菜单【File】>【Read】>【Mesh…】,在弹出的文件选择对话框中选择网格文件rae2822_coarse.msh,点击OK按钮选择文件。如图2所示。p1EanqFDPw

点击FLUENT模型树按钮General,在右侧设置面板中点击按钮Display…,在弹出的设置对话框中保持默认设置,点击Display按钮,显示网格。如图3所示。DXDiTa9E3d 2.png(11.51 K>2018/7/29 23:41:25

3.png(33.41 K>2018/7/29 23:41:253-2.png(52.04 K>2018/7/29 23:41:25Step 2:检查网格 采用如图4所示步骤进行网格的检查与显示。点击FLUENT模型树节点General节点,在右侧面板中通过按钮Scale…、Check及 Report Quality实现网格检查。 4.png(12. 10 K>RTCrpUDGiT2018/7/29 23:41:25点击按钮Check,在命令输出按钮出现如图5所示网格统计信息。从图中可以看出,网格尺寸分布: x轴:-48.97~50m

fluent过来人经验谈之continuity不收敛的问题

continuity不收敛的问题 (1)连续性方程不收敛是怎么回事? 在计算过程中其它指数都收敛了,就continuity不收敛是怎么回事。 这和fluent程序的求解方法SIMPLE有关。SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。由于连续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。 你可以试验SIMPLEC方法,应该会收敛快些。 在计算模拟中,continuity总不收敛,除了加密网格,还有别的办法吗?别的条件都已经收敛了,就差它自己了,还有收敛的标准是什么?是不是到了一定的尺度就能收敛了,比如10-e5具体的数量级就收敛了 continuity是质量残差,具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别,如果别的条件收敛了,就差它。可以点report,打开里面FLUX选项,算出进口与出口的质量流量差,看它是否小于0.5%.如果小于,可以判断它收敛. (2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义? 是质量守恒方程的反映,也就是连续性的残差。这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确,还要看动量方程的迭代计算。表示某次迭代与上一次迭代在所有cells积分的差值,continuty表示连续性方程的残差 (3) 正在学习Fluent,模拟圆管内的流动,速度入口,出口outflow 运行后xy的速度很快就到1e-06了,但是continuity老是降不下去,维持在1e-00和1e-03之间,减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗? 你查看了流量是否平衡吗?在report->flux里面操作,mass flow rate,把所有进出口都选上,compute一下,看看nut flux是什么水平,如果它的值小于总

【Fluent案例】:沸腾

【Fluent案例】:沸腾 1 介绍 本案例的利用Mixture多相流模型以及Evaporation-Condensation模型解决传热与传质问题。 本教程包含的内容: ?使用Mixture多相流模型解决混合多相流问题 ?使用蒸发-冷凝模型(Evaporation-Condensation模型) ?选择合适的求解设置 ?结果数据后处理 2 案例描述 本教程要解决的问题如下图所示。初始状态下,容器中包含有温度接近沸点的水(温度372K),容器底部温度573K,在热传导的作用下,底部壁面附近温度会超过水的饱和温度(373K),此时水会发生相变(沸腾)产生气泡,在浮力的作用下气泡会上升。 3 启动Fluent

?启动Fluent ?选择2D及Double Precision ?选择OK按钮启动Fluent 4 读入网格 ?利用菜单File → Read → Mesh…读入网格文件Boil.msh 5 General设置 ?选择模型树节点General ?点击Scale按钮查看计算域尺寸 ?点击Check按钮检查网格质量 ?可点击Display按钮查看网格

6 Multiphase设置 这里选用Mixture多相流模型。 ?双击模型树节点Models > Multiphase,弹出多相流设置对话框?选择Mixture多相流模型 ?设置Number of Eulerian Phases为2 ?激活选项Implicit Body Force ?点击OK按钮关闭对话框

注:若计算域中某一相的运动主要受浮力或重力影响的话,则建议激活选项Implicit Body Force。 7 能量方程 ?右键选择模型树节点Models > Energy,选择弹出子菜单On 8 Materials设置 从材料数据库中添加材料water-liquid及water-vapor,并修改参数。 ?右键点击模型树节点Materials > Fluid,选择子菜单New…打开新建材料对话框

fluent经验之谈(过来人的总结)word版本

f l u e n t经验之谈(过 来人的总结)

continuity不收敛的问题 (1)连续性方程不收敛是怎么回事? 在计算过程中其它指数都收敛了,就continuity不收敛是怎么回事。 这和fluent程序的求解方法SIMPLE有关。SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。由于连续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。 你可以试验SIMPLEC方法,应该会收敛快些。 在计算模拟中,continuity总不收敛,除了加密网格,还有别的办法吗?别的条件都已经收敛了,就差它自己了,还有收敛的标准是什么?是不是到了一定的尺度就能收敛了,比如10-e5具体的数量级就收敛了 continuity是质量残差,具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别,如果别的条件收敛了,就差它。可以点report,打开里面FLUX选项,算出进口与出口的质量流量差,看它是否小于0.5%.如果小于,可以判断它收敛. (2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义? 是质量守恒方程的反映,也就是连续性的残差。这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确,还要看动量方程的迭代计算。表示某次迭代与上一次迭代在所有cells积分的差值,continuty表示连续性方程的残差

(3) 正在学习Fluent,模拟圆管内的流动,速度入口,出口outflow运行后xy 的速度很快就到1e-06了,但是continuity老是降不下去,维持在1e-00和1e-03之间,减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗? 你查看了流量是否平衡吗?在report->flux里面操作,mass flow rate,把所有进出口都选上,compute一下,看看nut flux是什么水平,如果它的值小于总进口流量的1%,并且其他检测量在继续迭代之后不会发生波动,也可以认为你的解是收敛的。 造成连续方程高残差不收敛的原因主要有以下几点: 1.网格质量,主要可能是相邻单元的尺寸大小相差较大,它们的尺寸之比最好控制在1.2以内,不能超过1.4. 2.离散格式及压力速度耦合方法,如果是结构网格,建议使用高阶格式,如2阶迎风格式等,如果是非结构网格,除pressure保持standard格式不变外,其他格式改用高阶格式;压力速度耦合关系,如果使用SIMPLE,SIMPLEC,PISO 等segerated solver对联系方程收敛没有提高的话,可以尝试使用coupled solver。另外,对于梯度的计算,不论使用结构或非结构网格,都可以改用node-based来提高计算精度。 一些情况: 1.监测流场某个变量来判断收敛更合理一些. 2.网格质量. 3.Velocity inlet boundary conditions are not appropriate for compressible flow

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