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1、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？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
2、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
3、速与超音速流动；热传导和扩散等。 http:/ 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
4、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
5、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
6、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
7、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）：实 验表明，粘性流体运动有两种形态，即层流和湍流。
8、这两种形态的性质截然不同。层流是流体运动规则，各部分分层流动互不掺混，质点的轨线是光滑的，而且流动 稳定。湍流的特征则完全相反，流体运动极不规则，各部分激烈掺混，质点的轨线杂乱无章，而且流场极不稳定。这两种截然不同的运动形态在一定条件下可以相互 转化。E. 定常流动（Steady Flow）和非定常流动（Unsteady Flow）：以 时间为标准，根据流体流动的物理量（如速度、压力、温度等）是否随时间变化，将流动分为定常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化，为定常流动；反 之称为非定常流动。定常流动也称为恒定流动，或者稳态流动；非定常流动也称为非恒定流动、非稳态流动。许多流体机械在起动
9、或关机时的流体流动一般是非定常 流动，而正常运转时可看作是定常流动。F. 亚音速流动(Subsonic)与超音速流动（Supersonic）：当气流速度很大，或者流场压力变化很大时，流体就受到了压速性的影响。马赫数定义为当地速度与当地音速之比。当马赫数小于 1 时，流动为亚音速流动；当马赫数远远小于1（如 M 0.85 for Quad/Hex, or skewness 0.9 for Tri/Tetra elements). what values do you have?2)Use of improper turbulent boudary conditions.3)Not supplyi
10、ng good initial values for turbulent quantities.出 现这个警告，一般来讲，最可能的就是网格质量的问题，尤其是 Y+值的问题；在划分网格的时候要注意，第一层网格高度非常重要，可以使用 NASA 的 Viscous Grid Space Calculator 来计算第一层网格高度；如果这方面已经注意了，那就可能是边界条件中有关湍流量的设置问题，关于这个，本版中已经有专门的帖子进行了 讨论，Fluent 培训的教程中也有讲到，请大家参考。24 在 FLUENT 运行计算时，为什么有时候总是出现“reversed flow”？其具体意义是什么？有没有办法
11、避免？如果一直这样显示，它对最终的计算结果有什么样的影响？ 这个问题的意思是出现了回流，这个问题相对于湍流粘性比的警告要宽松一些，有些 case可能只在计算的开始阶段出现这个警告，随着迭代的计算，可能会消失，如果计算一段时间之后，警告消失了，那么对计算结果是没有什么影响的，如果这个警告一直存在，可能需要作以下处理：1.如果是模拟外部绕流，出现这个警告的原因可能是边界条件取得距离物体不够远，如果边界条件取的足够远，该处可能在计算的过程中的确存在回流现象；对于可压缩流动，边界最好取在 10 倍的物体特征长度之处；对于不可压缩流动，边界最好取在 4 倍的物体特征长度之处。2.如果出现了这个警告，不论
12、对于外部绕流还是内部流动，可以使用 pressure-outlet 边界条件代替 outflow 边界条件改善这个问题。25 燃烧过程中经常遇到一个“ 头疼”问题是计算后温度场没什么变化？即点火问题，解决计算过程中点火的方法有哪些？什么原因引起点火困难的问题?26 什么叫问题的初始化？在 FLUENT 中初始化的方法对计算结果有什么样的影响？初始化中的“patch”怎么理解？ 问题的初始化就是在做计算时，给流场一个初始值，包括压力、速度、温度和湍流系数等。理论上，给的初始场对最终结果不会产生影响，因为随着跌倒步数 的增加，计算得到的流场会向真实的流场无限逼近，但是，由于 Fluent 等计算软
13、件存在像离散格式精度（会产生离散误差）和截断误差等问题的限制，如果初 始场给的过于偏离实际物理场，就会出现计算很难收敛，甚至是刚开始计算就发散的问题。因此，在初始化时，初值还是应该给的尽量符合实际物理现象。这就要求 我们对要计算的物理场，有一个比较清楚的理解。初始化中的 patch 就是对初始化的一种补充，比如当遇到多相流问题时，需要对各相的参数进行更细的限制，以最大限度接近现实物理场。这些就可以通过 patch 来实现，patch可以对流场分区进行初始化，还可以通过编写简单的函数来对特定区域初始化。27 什么叫 PDF 方法？FLUENT 中模拟煤粉燃烧的方法有哪些？概率密度函数输运输运方程
14、方法 (PDF 方法)是近年来逐步建立起来的描述湍流两相流动的新模型方法。所谓的概率密度函数(Probability Density Function,简称 PDF)方法是基于湍流场随机性和概率统计描述，将流场的速度、温度和组分浓度等特征量作为随机变量，研究其概率密度函数在相空间 的传递行为的研究方法。PDF 模型介于统观模拟和细观模拟之间，是从随机运动的分子动力论和两相湍流的基本守恒定律出发，探讨两相湍流的规律，因此可作为 发展双流体模型框架内两相湍流模型的理论基础。它实质上是沟通 E-L 模型和 E-E模型的桥梁，可以用颗粒运动的拉氏分析通过统计理论，即 PDF 方程的积分 建立封闭的E-
15、E 两相湍流模型。非预混湍流燃烧过程的正确模拟要求同时模拟混合和化学反应过程。FLUENT 提供了四种反应模拟方法：即有限率反应法、混合分数 PDF 法、不平衡（火焰微元）法和预混燃烧法。火焰微元法是混合分数 PDF 方法的一种特例。该方法是基于不平衡反应的，混合分数 PDF 法不能模拟的不平衡现象如火焰的悬举和熄灭，NOx 的形成等都可用该方法模拟。但由于该方法还未完善，在 FLUENT 只能适用于绝热模型。对许多燃烧系统，辐射式主要的能量传输方式，因此在模拟燃烧系统时，对辐射能量的传输的模拟也是非常重要的。在 FLUENT 中，对于模拟该过程的模型也是非常全面的。包括DTRM、P-1、Ro
16、sseland、DO 辐射模型，还有用 WSGG 模型来模拟吸收系数。30 FLUENT 运行过程中，出现残差曲线震荡是怎么回事？如何解决残差震荡的问题？残差震荡对计算收敛性和计算结果有什么影响？ 一. 残差波动的主要原因：1、高精度格式； 2、网格太粗；3、网格质量差；4、流场本身边界复杂，流动复杂；5、模型的不恰当使用。二. 问：在进行稳态计算时候，开始残差线是一直下降的，可是到后来各种残差线都显示为波形波动，是不是不收敛阿？答：有些复杂或流动环境恶劣情形下确实很难收敛。计算的精度（2 阶），网格太疏，网格质量太差，等都会使残差波动。经常遇到，一开始下降，然后出现波动，可以降低松弛系数，我的问题就能收敛，但如果网格质量不好，是很 难的。通常，计算非结构网格，如果问题比较复杂，会出现这种情况，建议作网格时多下些功夫。理论上说，残差的震荡是数值迭代在计算域内传递遭遇障碍物反射 形成周期震荡导致的结果，与网格亚
