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1、流体传热研究的强大工具 fluent 软件,云 和 明 博士 山东大学空间热科学中心,主要内容,Fluent 软件简介 Fluent 的强大功能 用fluent 软件作流体分析的主要步骤 Fluent 的可靠性和准确性 怎样才能学好fluent软件 用fluent软件如何作论文和应掌握那些方面的知识,Fluent 软件简介,美国总部 基于有限容积法 功能强大，全世界最通用的流体传热计算软件之一。 应用领域十分广泛(航空航天，汽车，空调供热，流体机械，化学反应，电子元件冷却，石油开采，换热器等众多领域）,Fluent 的强大功能,Fluent 可解决的问题: 汽车的内流和外流及气缸内的流动 高速
2、航天空气动力学 火箭的内部流动 涡轮机械 反应容器的设计 台风或飓风，建筑物风环境 气泡动力学及两相流 混合容器 流化床 流体诱导噪声的预测 煤粉或者油，燃气的燃烧,流动问题几乎都能解决 流体和固体的共轭传热问题 流体和固体的耦合问题（水流冲击一板条或者鸟类的翅膀扇动的过程，利用动网格）,发动机的冷却水套的温度分布,催化剂固体颗粒的浓度分布,Velocity contour plot,动脉血管脉动流动的模拟,电子计算机机箱的热分析与流体的粒子轨迹图,搅拌机的速度流线图,用fluent 软件作流体分析的主要步骤,提出问题和分析问题 建立数学模型 用gambit 建立几何模型，然后划分网格，施加边
3、界条件 导入fluent软件进行网格检查，施加边界条件，定义流体属性，求解设置,求解（观察迭代残差曲线的收敛趋势，及时修正求解设置参数，或者其他方面的设置） 结果显示(温度，速度，压力） 数据处理（origin, excel, tecplot 等）,提出问题：流动的性质（内流，外流，层流/紊流，单相/多相流，可压/不可压） 流体属性（牛顿流体：液体、单组分气体、多组分气体，化学反应气体；非牛顿流体） 分析问题建模：N_S方程，Boltzman方程（稀薄气体流动），各类本构方程与封闭模型 求解问题 ：计算方法，离散方法的选择 数据处理和结果显示,Fluent 的可靠性和准确性,生成飞机外流场的计
4、算网格计算区域,example1：,生成飞机外流场的计算网格 表面网格（全机）,并行计算（fluent） 并行计算环境简介,硬件概况 IBM RS/6000 SP高性能并行计算系统。 4个高节点组成，专门针对大型计算设计的硬件结构。 每个节点有主频375M的16个CPU（PowerPC），每节点的CPU共享16G内存。 每节点内置硬盘存贮34G，整个系统外挂7133磁盘阵列，容量1T，以RAID5配置给每个节点250G。 4个节点之间通过千兆以太交换机进行数据交换。 软件概况 Operating System:AIX4.3 Parallel Environment: MPICH Paralle
5、l Solver: Starhpc,并行计算 实际计算概况,采用定常的求解方式，失败！ 非定常的计算方法，逼近定常解。 计算的时间步长很小（106s），逐渐加大时间步长，加快收敛速度。 计算中采用16个节点并行计算，每个迭代步耗时40s左右。 每个工况，如果完全从初场迭代，需三天左右达到定常状态，如果利用已有的计算结果开始迭代，大约需要一天左右的时间得到结果。,计算结果（1） 已经计算的工况,无偏航角（湍流（k-方程），无粘（Euler方程） ） 亚音速段 马赫数Ma=0.8016 攻角 =0度（*） 马赫数Ma=0.8016 攻角 =2.10424度 超音速段 马赫数Ma=1.5350 攻角
6、 =0度 （*） 马赫数Ma=1.5350攻角 =0.99518度 有偏航角,计算结果（2） 全机静压分布,计算结果（3） 轴向剖面上静压分布（全域）,计算区域足够大,计算结果（4） 轴向剖面上静压分布（机头）,计算结果（5） 轴向剖面上马赫数分布,计算结果（6） 机翼横断面上静压分布,计算结果（7） 机翼横断面上马赫数分布,计算结果（8） 尾翼附近流场,计算结果（12） 计算结果与试验结果的对比 （无偏航情况 Ma=0.8016=0度 ）,计算结果（13） 计算结果与试验结果的对比 （无偏航情况 Ma=1.5350=0度）,计算结果（14） 计算结果与试验结果的对比 （无偏航情况 Ma=0.
7、8016 =2.10424度）,计算结果（15） 计算结果与试验结果的对比 （无偏航情况 Ma=1.5350 =0.99518度）,利用Fluent进行建筑空气动力学计算,建筑空气动力学传统解决方法（实验） 先前Fluent解决建筑空气动力学的实例 使用Fluent对首都展览馆数值模拟过程 使用Fluent对新北京电视台数值模拟 Fluent对低速复杂几何形状内流模拟的一点经验,Example2：,建筑空气动力学传统解决方法（实验）,先前Fluent解决建筑空气动力学的实例,资料来源 http:/ 机器配置双奔三866，2G内存 Gambit2.0 Fluent6.0,写在几何建模以前,建议作
8、几何建模的同志机械制图要过关 建议选择好的单位 建议使用Excel记录建立几何外形时候使用的数据,使用Fluent对首都展览馆数值模拟过程,几何建模,几何模型以及环境,网格生成,网格生成,网格生成困难的地方： 感觉，Mission Impossible,解决办法&小小心得,把细长条换成一小块体，建立多孔边条件 一点建议：开始的时候一定要选择合适的单位，否则可能无法进行多次BOOL运算。 虽然有Export ,Import , cadfix 建议前处理和计算的软件最好配套。导入导出损失不孝，修改是很麻烦的 事情解决不了有时候不是软件的问题，是方法的问题,生成网格后的检测,设置物质，边条件,按部就
9、班。 Solver: coupled,Implicit,3D,steady,Absolute K-epsilon (2equ) Open condition,Name: porous,Face permeablility(m2) 1 Porous Medium Thickness (m) 1.2 Pressure-Jump Coefficient (1/m) 0.1,Result,房子整体压力图,屋顶压力图,屋顶压力系数图,Path Lines,飞行器模拟：机翼几何参数,弦长：10M 机翼前缘后掠角50.4度 展弦比：1.242 尖削比：0.1421 副翼铰链轴位于80%弦线处 副翼展向位于5
10、6.6%和82.9%的翼展之间 副翼旋转角度：6度 机翼剖面为相对厚度6%的圆弧翼形,example3,前处理：网格的生成,GAMBIT：翼身与机翼组合体,前处理：网格的生成,GAMBIT：翼身与机翼组合体填充图,前处理：网格的生成,IGG：全部的BLOCK,前处理：网格的生成,IGG：翼身组合体面网格,前处理：网格的生成,网格全结构化 网格总体数量为588,732 BLOCK数共计40个,计算：fluent,基本控制方程：三维EULER方程 边界条件：远场压力、对称 差分格式：一阶迎风格式 理想可压空气 V=0.9Ma 共计算了三个攻角：0度、1度、3度 迭代步数：2000,计算结果处理：C
11、Fview,Cfview：翼身组合体马赫数分布（Ma0.9，a0）,计算结果处理：CFview,Cfview：翼身组合体压力分布（Ma0.9，a0）,计算结果处理：CFview,Cfview：副翼马赫数分布（Ma0.9，a0）,计算结果处理：Cfview,Cfview：副翼压力分布（Ma0.9，a0）,计算结果处理：Cfview,国外及北航计算结果,我们的计算结果,上表面压力系数分布（Ma0.9，a0）,计算结果处理：Cfview,国外及北航计算结果,我们的计算结果,下表面压力系数分布（Ma0.9，a0）,计算结果处理：Cfview,试验及北航计算结果,我们的计算结果,上表面压力系数分布（Ma
12、0.9，a1）,计算结果处理：Cfview,试验及北航计算结果,我们的计算结果,上表面压力系数分布（Ma0.9，a3）,计算结果处理：问题,在最后结果处理中，我们发现了一个无法解释的问题。机翼上下表面的交界线附近压力产生了突变，甚至一个交界点分别位于上表面和下表面时压力竟然不同。我们对此无法解释。,怎样才能学好fluent软件,先做例子，按照fluent和gambit帮助文件 多思考，勤查资料 坚持不懈，刻苦钻研，通过网上论坛，qq群等方式得到高手的指点 与课题结合，找到自己课题的切入点 多交流，成立fluent交流小组，定期交流自己的心得体会，解决自己的困惑和问题,用fluent软件如何作论文和应掌握那些方面的知识,熟练的建模能力和划分网格的技巧 扎实的流体力学和传热学知识，包括计算传热学和计算流体力学知识 数据处理和分析的能力 编程能力 论文的格式和要求(传热大家的论文） 研究的方法和思路要清晰，尽可能快的吸收需要的知识为我所用！,谢 谢 大 家 ！,
