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1、第一章 开始FLUENT 是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完全的网格灵活性，你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你根据解的具体情况对网格进行修改（细化/粗化）。FLUENT 是用 C 语言写的，因此具有很大的灵活性与能力。在FLUENT 中，解的计算与显示可以通过交互界面，菜单界面来完成。用户界面是通过Scheme 语言及LISP dialect 写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。我们可以用GAMBIT 产生所需的几何结构以及网格，
2、也可以在已知边界网格（由GAMBIT 或者第三方CAD/CAE 软件产生的）中用Tgrid 产生三角网格，四面体网格或者混合网格。一旦网格被读入FLUENT，剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括，边界条件的设定，流体物性的设定，解的执行，网格的优化，结果的查看与后处理。FLUENT 采用非结构网格以缩短产生网格所需要的时间，简化了几何外形的模拟以及网格产生过程。在流场的大梯度区域，我们可以适应各种类型的网格。但是你必须在解算器之外首先产生初始网格，初始网格可以使用GAMBIT、 Tgrid 或者某一具有网格读入转换器的CAD 系统。当你决定使FLUENT 解决某一问题时，首先要考虑如下
3、几点问题： 定义模型目标：从CFD 模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使用什么样的边界条件？二维问题还是三维问题？什么样的网格拓扑结构适合解决问题？物理模型的选取：无粘，层流还湍流？定常还是非定常？可压流还是不可压流？是否需要应用其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化？是否使用缺省的解的格式与参数值？采用哪种解格式可以加速收敛？使用多重网格计算机的内存是否够用？得到收敛解需要多久的时间？在使用CFD 分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。解决问题的步骤确定所解决
4、问题的特征之后，你需要以下几个基本的步骤来解决问题：1创建网格.2运行合适的解算器：2D、 3D、2DDP、3DDP 。3输入网格4检查网格5选择解的格式6选择需要解的基本方程：层流还是湍流（无粘）、化学组分还是化学反应、热传导模型等7确定所需要的附加模型：风扇，热交换，多孔介质等。8.指定材料物理性质8指定边界条件9调节解的控制参数10初始化流场11计算解12检查结果13保存结果14必要的话，细化网格，改变数值和物理模型。第一步需要几何结构的模型以及网格生成。你可以使用GAMBIT 或者一个分离的CAD系统产生几何结构模型及网格。也可以用Tgrid 从已有的面网格中产生体网格。你也可以从相关
5、的CAD 软件包生成体网格，然后读入到 Tgrid 或者 FLUENT。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。FLUENT 提供三种不同的解格式：分离解；隐式耦合解；显式耦合解。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。15公差不应该超过0.516使用边界条件面板边界条件(Figure 1) 对于特定边界允许你改变边界条件区域类型，并且打开其他的面板以设定每一区域的边界条件参
6、数菜单：Define/Boundary Conditions.17重名名区域，遵循如下步骤：1. 在边界条件的区域下拉列表选择所要重名名的区域。2. 点击 Set.打开所选区域的面板。3.在区域名字中输入新的名字4.点击 OK 按钮。18生成网格或轮廓线视图的步骤您可以通过网格显示对话框来绘制求解对象的部分或全部网格或轮廓线。19读入 GAMBIT and GeoMesh Mesh 文件如果你用GAMBIT或者GeoMesh 创建FLUENT 5, FLUENT/UNS,或者RAMPANT网格，你可以用FLUENT 中的File/Read/Case.菜单读入，点击File/Read/Case.
7、，选择Case.菜单就激活了选择文件对话框，在对话框中指定要读入的文件名。20. 在进行网格适应的时候必须保存新的case 文件和data 文件，否则新的data 据文件将和case 文件不符。如果你不保存一个更新的case 或data 文件，FLUENT 会给出警告。21. 读写data 文件Data 文件包含每个网格单元的流动值以及收敛的历史纪录（残数值）。具体格式参阅相关内容。菜单File/Read/Data.读入网格文件，菜单File/Write/Data.写入网格文件22. Case 和Data 文件一起读写Case 文件和data 文件包含了重新启动解的所有信息， Case 文件包
8、含了网格、边界条件以及解的参数，Data 文件包含了流场的数值以及收敛的历史（残数值）。点击菜单File/Read/Case & Data.弹出对话框，选择具有相同文件名的.dat 和.cas 文件读入。点击菜单File/Write/Case & Data.方法同上。23. 写边界条件网格你可以将边界区域（表面网格）写进一个文件中。该文件可用TGrid 读入来产生体网格。如果你对其它网格生成程序产生的网格不满意，你就会发现这项功能很有用。点击菜单File/Write/Boundary Grid.打开选择文件对话框，你就可以将边界网格写入。24. 硬拷贝选项（导出生成的图像）对于除了窗口倾倒之外
9、的所有硬拷贝格式，你可以在选项中控制两个附加的设定。首先你可以用Landscape Orientation 按钮来指定硬拷贝的方向。如果这一项打开，硬拷贝就是在前景（ landscape ） 模式中， 否则是肖像（ portrait ） 模式。其次你可以用ReverseForeground/Background 来控制前景和背景的颜色。如果这一项打开，硬拷贝图形窗口的前景和背景的颜色就会交换。这一功能可以用于黑白背景的硬拷贝操作。25. check体积统计包括单元体积的最大值、最小值以及总体积，单位是立方米。体积为负值表示一个或多个单元有不正确的连接。通常说来我们可以用Iso-Value Ad
10、aption 确定负体积单元，并在图形窗口中察看它们。进行下一步之前这些负体积必须消除。26.scale 使用标度网格面板步骤如下：在下拉列表中，选择适当的在被创建网格中的厘米、毫米、英寸和英尺的缩写来标明单位。标度因子会自动被设为正确值（比如0.0254 米/英寸或者0.3048 米/ 英尺）如果你所用的单位不再列表中，你可以手动自己输入标度因子（比如米/码的因子）。点击Scale 按钮。区域范围会被自动更新并以单位米输出正确的范围。27. FLUENT 允许你将相似类型的区域合并为一个。除非区域的数量已经限制了设置的速度以及数值分析的后处理，否则区域合并是不必要的。虽然合并区域很有用但是有
11、些情况下你就是需要保持大量的区域。这是因为合并区域的过程是不可逆的，大量的区域使得强制（imposing）边界条件的设定更灵活.28. 重名名区域，遵循如下步骤：1. 在边界条件的区域下拉列表选择所要重名名的区域。2. 点击Set.打开所选区域的面板。3.在区域名字中输入新的名字4.点击OK 按钮。注意：如果你指定区域的新名字然后改变它的类型，你所改的名字将会被保留，如果区域名字是类型加标号，名字将会自动改变。29. 对称边界对称的定义要求这些条件决定流过对称平面的流量为零。因为对称边界的剪应力为零，所以在粘性流动计算中它也可以用滑移壁面来解释。对称边界用于减少计算模拟的范围，它只需要模拟所有
12、物理系统的一个对称子集。下面的图则是误用对称平面的两个例子，在这两个例子中，虽然几何外形是对称的，但是流动本身却不符合对称边界条件的要求。在第一个例子中浮力产生了非对称流动。在第二个例子中，流动中的涡流产生了一个垂直于应该是对称平面的流动。需要注意的是，这两个粒子都要使用旋转周期性边界30. 散热器当你将网格读入到FLUENT 中时，如果散热器区域被确定为内部区域，请使用边界条件（见改变边界区域类型）将适当的内部区域改变为散热器区域。菜单：Define/BoundaryConditions.。内部区域改变为散热器区域后，你可以打开散热器面板并指定损失系数，以及热流量的信息。31. 使用材料面板
13、允许你创建新的材料，或者从全局数据库复制材料，也可以修改材料的属性。菜单：Define/Materials.。32. 从数据库复制完材料之后，你可以修改它的属性和名字，而不影响原来数据库的材料属性。33. 残差的大小不能决定是否收敛，我在用 FLUENT 计算时，多采用监测一个面的速度（或者是压力、紊动能等参数）基本上不随着计算时间的推移而变化，就认为基本达到收敛34. 模型比较复杂，是在 pro/E 中建的模，然后用 igs 导入 gambit，不过这样就产生了很多碎线和碎面并且在一些面交界的地方还存在尖角。35. 对于一个具体的问题，边界条件的设定当然是唯一的，只不过初始化时可以选择不同的
14、初始条件（指定常流），为了使解的收敛比较好，我一般是逐渐的调节边界条件到额定值（ 额定值是指你题目中要求的入口或出口条件，例如计算一个管内流动，要求入口压力和温度为 10MPa 和 3000K，那么我开始叠代时选择入口压力和温度为 1MPa和 500K（假设，这看你自己问题了），等流场计算的初具规模、收敛的较好了，再逐渐调高压力和温度，经过好几次调节后最终到达额定值 10MPa 和 3000K，这样比一开始就设为 10MPa 和 3000K 收敛的要好些）这样每次叠代可以比较容易收敛，每次调节后不用再初始化即自动调用上次的解为这次的初始解，然后继续叠代。即使解收敛了，这并不意味着就可以基本确定
15、模拟的结果是正确的，还需要和实验的结果以及理论分析结果进行对比分析。36. *这个shadow从何而来？其边界层应当如何设定？你定义了属性不同的两个计算域(例如A和B区域)，两个区域形成共同的交界面。其中A计算域的面取以前的名称，而B计算域的面则取该名称.shadow的名字。在边界条件中将该表面定义为interior，则可以将该两区域结合成相连的计算域。 请问shadow 是自动生成的还是要自己去定义？自动生成的*shadow面通常在两种情况下出现:1.当一个wall两面都是流体域时,那么wall的一面被定义为wall.1,wall的另一面就会被软件自动定义为wall.1_shadow,它的特
16、性和wall是一样的,有关它的处理和wall面没有什么区别;2.另外一种情况就是当你在fluent软件中,把周期性面的周期特性除去时,也会出现一个shadow面,这种情况比较好理解,shadow面和原来的面分别构成周期性的两个面.shadow也出现在wall的一面是流体，而另一面是固体的情况。此时可以进行流体-固体的耦合计算。wall-shadow 是由于墙壁的两侧都有流体时，Fluent 会自动生成的这个 wall-shadow是用于耦合计算内侧流体与壁面的对流换热、墙壁壁厚的导热、壁外侧与外侧流体的对流换热这三个热交换的综合就算。会自动默认为 Couple 面它本身也是一个墙壁，无滑移，所以不用担心两个区域的流体会参混问题。37. 在gambit中，只有map和submap生成的是结构化网格，其余均为非结构化网格。38. 对称的问题一般用在流场稳态解.需满足1.几何图形对秤.2.边界条件对秤.也就是物理
