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1、FLUENT-manual 中解算方法的一些说明，摘录翻译了其中比较重要的细节，希望对初学 FLUENT 的朋友在选择设置上提供一些帮助，不致走过多的弯路。) |3 H+ P0 _* S# H5 I9 P4 A/ l! Q5 w: b5 u* c2 t离散 I7 J h) V2 W# _1、 QUICK 格式仅仅应用在结构化网格上，具有比 second-order upwind 更高的精度，当然，FLUENT 也允许在非结构网格或者混合网格模型中使用 QUICK 格式，在这种情况下，非结构网格单元仍然使用 second-order upwind 格式计算。2 、MUSCL 格式可以应用在任何网
2、格和复杂的 3 维流计算，相比 second-order upwind，third-order MUSCL 可以通过减少数值耗散而提高空间精度，并且对所有的传输方程都适用。third-order MUSCL 目前在 FLUENT 中没有流态限制，可以计算诸如冲击波类的非连续流场。( c9 j& d f) # U3、有界中心差分格式 bounded central differencing 是 LES 默认的对流格式，当选择 LES 后，所有传输方程自动转换为 bounded central differencing 。4 、low diffusion discretization 只能用在亚音
3、速流计算，并且只适用于implicit-time，对高 Mach 流，或者在 explicit time 公式下运行 LES ，必须使用 second-order upwind 。5、改进的 HRIC 格式相比 QUICK 与 second order 为 VOF 计算提供了更高的精度，相比 Geo-Reconstruct 格式减少更多的计算花费。6 、explicit time stepping 的计算要求苛刻，主要用在捕捉波的瞬态行为，相比 implicit time stepping 精度更高，花费更少。但是下列情况不能使用explicit time stepping：/ K# g7 Y
4、: v0 W5 L% E3 Q& I- t（1）分离计算或者耦合隐式计算。explicit time stepping 只能用于耦合显式计算。（2）不可压缩流计算。Explicit time stepping 不能用于计算时间精度不可压缩流（如除了理想气体的气体定律）。不可压缩流计算必须在每个时间步迭代至收敛。（3）收敛加速。FAS multigrid 与 residual smoothing 在 explicit time stepping 条件下破坏时间精度。7 、node-based 平均格式比默认的 cell-based 格式在非结构网格特别是三角形和四面体网格的计算上更精确。) z,
5、 n; b6 s/ s8 分离解算器（solution controls）1、当 standard pressure 插值格式无效的时候，可以考虑：* H% L) Z p2 Y5 J$ （1）linear 格式，相邻单元的压力平均作为计算面压力。. b. : _5 s0 K- s5 ! ?（2）second-order 格式，通过 2 阶精度对流项重构面压力改进 standard 与 linear 格式，但是如果网格质量很差的话，计算会有问题。并且，second-order 不适合于多孔介质引起的非连续压力梯度流以及 VOF 与 mixture 多相流计算。/ F D, b/ & w9 F+
6、L8 o& z（3）body-force-weighted 通过假设压力和体积力之间差异的标准梯度是常数来计算面压力。如果体积力在动量方程中优先知道的话，如浮力，轴对称旋转流计算，可以获得较好的效果。2、当模型中包含多孔介质，body-force-weighted 格式只计算无孔面，并且考虑外体积力（gravity, swirl, Coriolis）以及由于密度的迅速改变而导致的压力梯度（natural convection, VOF）的非连续性。所有内部和外部的多孔面按照特定的格式处理，保证法向速度通过单元面的连续性而不管阻力是否连续。2 r& H7 ; W/ v& l3、PRESTO! 适
7、用于所有类型的网格，但是对三角形和四面体网格，并不能提供比其他算法更高的精度。4、second-order upwind 与 QUICK 格式不适用于可压缩多相流中密度的定义。first-order upwind 用于可压缩相的计算，算术平均法用于不可压缩相的计算。由于计算稳定性的原因，推荐在计算可压缩流时，先使用 first-order 格式，然后转向高精度格式。5、PISO 算法的目的是减少 SIMPLE 与 SIMPLEC 在求解压力修正方程过程中的反复计算 ，在每次迭代中需要占用更多的 CPU 时间，但是可以显著地的减少收敛所需要的迭代步数，特别是针对瞬时问题。# W B& P8 G
8、1 W1 q+ f- l8 f选择解算模式1、segregated solver 常规上用做不可压缩流和轻微可压缩流计算，coupled solver 最初用做高速可压流的计算。当前这两种解算方式都适用于大范围的流体计算（从不可压到高度可压），但是 coupled solver 在高速可压流计算中具备一定的优势。2、默认条件下，FLUENT 使用 segregated solver，但是高速可压流，具有强烈体积力（浮力，旋转力）的耦合流以及非常精细网格的流动，可以选择coupled implicit solver ，计算中运动方程与能量方程耦合，收敛速度更快但是比 segregated sol
9、ver 消耗更多的内存。如果电脑内存不足，可以使用segregated solver 或者 coupled explicit solver，但是 coupled explicit solver 需要更长的时间达到收敛。, W# M3 % 5 M* 7 a1 L3、下列 segregated solver 物理模型不适用于 coupled solvers：（1）空化模型，VOF 模型，混合多相流模型，Eulerian 多相流模型* W2 q + G8 F% M B& V（2）多孔介质（3）非预混燃烧模型，预混燃烧模型，不完全预混燃烧模型（4）PDF 传输模型; v8 H |3 j2 ; C（5）
10、Soot 与 NOx 模型 7 m; J5 o: |, E& m; x. r, U（11）辐射模型（12）熔化/凝固模型（13）壳传导模型$ E7 |7 R6 S& U. k7 Y（14）操作压力变化 5 Z, Y* r, G Z& E（15）周期性流动4、下列不能使用 segregated solver，必须使用 coupled solvers：$ ?; x O. e9 b9 H2 c（1）真实气体模型（非理想气体）8 H3 w9 |* Q! M# A1 C（2）自定义的真实气体模型 4 R! V( L% x3 v* Z: C0 + M（3）非反射边界条件(4) laminar flames
11、 I H7 y! F8 / t( x& ( F9 Z& A% 9 d* O$ l* A a离散格式) j# r- 1 s( b u6 V B, Pfirst-order 格式具有较好的收敛性但是精度低，多数情况下计算开始应使用second-order。某些情况下可以先使用 first-order 然后转为 second-order。如果 second-order 收敛困难，用 first-order。在模型简单的结构网格计算上，first-order 解算精度与 second-order 区别不大。) o2 ) c! I + T% A6 QQUICK 在结构网格条件下计算旋转流场与涡流比 se
12、cond-order 提供更高的精度，通常情况下，second-order 是足够有效的，使用 QUICK 不会提高精度。power law 也可能用到，但是只有 first-order 精度。中心差分仅仅用在湍流模型，并且网格必须足够精细而且局部 Peclet 数要小于1。/ / / k5 B0 a% x压力插值格式选择( n. , w: c) _; 1、如果问题包含大的体积力，推荐使用 body-force-weighted 。2、高涡流数，高 Rayleigh 数自然对流，高速旋流，多孔介质以及强烈的曲体流，推荐 PRESTO! 。& 0 w$ l4 F$ s t9 N3、可压缩流推荐
13、second-order。4、当其他格式无效时使用 second-order 提高精度。5、second-order 不能用在多孔介质以及多相流计算。密度插值格式选择: x% ; 9 2 m! o m0 1 R* V6 R多相可压缩流只能使用 first-order。+ q( p8 x9 B j3 c: 8 m V计算产生冲击波的可压缩流，强烈推荐在四边形、六面体或者混合网格条件下所有变量包括密度都使用 QUICK。压力速度耦合方式选择SIMPLEC 相比 SIMPLE 通常收敛更快，并且可以使用较大的松弛因子。但是比较复杂的湍流或者附加物理方程的计算，SIMPLEC 与 SIMPLE 基本没
14、有区别。强烈推荐在网格扭曲变形较大的情况下使用 PISO！。! $ % i/ g3 |7 v a A( c- i* Z x* jSIMPLEC 与 SIMPLE 在稳态计算中比 PISO！有效，PISO！在非稳态计算中更好。# l, ?1 l3 r V m( Q7 I7 o+ t8 7 C$ m, B网格除 low-Reynolds-number turbulence 与 LES 模型外，湍流计算模式中需要使用 wall functions，边界层使用粗网格，贴近壁面的网格不能过分精细，保证：30 0.85 for Quad/Hex, or skewness 0.9 for Tri/Tetra
15、 elements). what values do you have?2)Use of improper turbulent boudary conditions.3)Not supplying 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
16、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，不论对于外部绕流还是内部流动，可
