第01章fluent简单算例Word文档格式.docx

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也可能用其他软件产生FLUENT所需要的网格，比如ANSYS（SwansonAnalysisSystems,Inc.）、I-DEAS（SDRC）；

或者MSC/ARIES,MSC/PATRAN以及MSC/NASTRAN（差不多上MacNeal-Schwendler公司的软件）。

与其他CAD/CAE软件的界面可能依照用户的需要酌情进展，然而大多数CAD/CAE软件都能够产生上述格式的网格。

一旦网格被读入FLUENT，剩下的任务确实是使用解算器进行运罢了。

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。

PreBFC和GeoMesh是FLUENT前处理器的名字，在使用GAMBIT之前将会用到它们。

关于那些还在使用这两个软件的人来说，在本手册中，你能够参考preBFC和GeoMesh的详细介绍。

本程序的能力

FLUENT解算器有如下模拟能力：

●用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场，它所使用的非结构网格要紧有三角形/五边形、四边形/五边形，或者混合网格，其中混合网格有棱柱形和金字塔形。

（一致网格和悬挂节点网格都能够）

●不可压或可压流淌

●定常状态或者过渡分析

●无粘，层流和湍流

●牛顿流或者非牛顿流

●对流热传导，包括自然对流和强迫对流

●耦合热传导和对流

●辐射热传导模型

●惯性（静止）坐标系非惯性（旋转）坐标系模型

●多重运动参考框架，包括滑动网格界面和rotor/statorinteractionmodeling的混合界面

●化学组分混合和反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型

●热，质量，动量，湍流和化学组分的操纵体源

●粒子，液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的运算，包括了和连续相的耦合

●多孔流淌

●一维风扇/热交换模型

●两相流，包括气穴现象

●复杂外形的自由表面流淌

上述各功能使得FLUENT具有广泛的应用，要紧有以下几个方面

●Processandprocessequipmentapplications

●油/气能量的产生和环境应用

●航天和涡轮机械的应用

●汽车工业的应用

●热交换应用

●电子/HVAC/应用

●材料处理应用

●建筑设计和火灾研究

总而言之，关于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流淌来说，FLUENT是专门理想的软件。

关于不同的流淌领域和模型，FLUENT公司还提供了其它几种解算器，其中包括NEKTON,FIDAP、POLYFLOW、IcePak以及MixSim。

FLUENT使用概述

FLUENT采纳非结构网格以缩短产生网格所需要的时刻，简化了几何外形的模拟以及网格产生过程。

和传统的多块结构网格相比，它能够模拟具有更为复杂几何结构的流场，同时具有使网格适应流场的特点。

FLUENT也能够使用适体网格，块结构网格（比如：

FLUENT4和许多其它的CFD结算器的网格）。

FLUENT能够在2D流淌中处理三角形网格和四边形网格，在3D流淌中能够处理四面体网格，六边形网格，金字塔网格以及楔形网格（或者上述网格的混合）。

这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时，能够确定最适合特定应用的网格拓扑结构。

在流场的大梯度区域，我们能够适应各种类型的网格。

然而你必须在解算器之外第一产生初始网格，初始网格能够使用GAMBIT、Tgrid或者某一个有网格读入转换器的CAD系统。

打算你的CFD分析

当你决定使FLUENT解决某一问题时，第一要考虑如下几点问题：

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；

选择运算模型：

你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，运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？

二维问题依旧三维问题？

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？

定常依旧非定常？

可压流依旧不可压流？

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？

采纳哪种解格式能够加速收敛？

使用多重网格运算机的内存是否够用？

得到收敛解需要多久的时刻？

在使用CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是专门有意义的。

当你打算一个CFD工程时，请利用提供给FLUENT使用者的技术支持。

.

解决问题的步骤

确定所解决问题的特点之后，你需要以下几个差不多的步骤来解决问题：

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．选择需要解的差不多方程：

层流依旧湍流（无粘）、化学组分依旧化学反应、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．调剂解的操纵参数

10．初始化流场

11．运算解

12．检查结果

13．储存结果

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。

你能够使用GAMBIT或者一个分离的CAD系统产生几何结构模型及网格。

也能够用Tgrid从已有的面网格中产生体网格。

你也能够从相关的CAD软件包生成体网格，然后读入到Tgrid或者FLUENT（详情参阅网格输入一章）。

至于创建几何图形生成网格的详细信息清查月相关软件使用手册

第二步，启动FLUENT解算器

后面将会介绍第三到十四步详细操作，下面的表告诉了我们哪一步需要什么软件

表一：

FLUENT菜单概述

解的步骤

菜单

读入网格

文件菜单

检查网格

网格菜单

选择解算器格式

定义菜单（DefineMenu）

选择差不多方程

定义菜单

材料属性

边界条件

调整解的操纵

解菜单（SolveMenu）

初始化流场

解菜单

运算解

结果的检查

显示菜单（DisplayMenu）&

绘图菜单（PlotMenu）报告菜单（ReportMenu）

储存结果

网格适应

适应菜单

启动FLUENT

UNIX和WindowsNT启动FLUENT的方式是不同的，详细参阅相关介绍。

不同的安装过程也是为了使FLUENT能够正确启动而设定的。

单精度和双精度解算器

在所有运算机操作系统上FLUENT都包含这两个解算器。

大多数情形下，单精度解算器高效准确，然而关于某些问题使用双精度解算器更合适。

下面举几个例子：

假如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运算就不合适了；

假如几何图形是由专门多层小直径管道包围而成（比如：

汽车的集管）平均压力不大，然而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），现在采纳双精度解算器来运算压差就专门有必要了。

关于包括专门大热传导比率和（或）高比率网格的成对问题，假如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

在UNIX系统启动FLUENT有如下几个启动方法：

●在命令行启动适当的版本；

●在命令行启动，然而不指定版本，然后在面板上选择适当的版本；

在命令行启动，然而不指定版本，然后读入case文件（或者case文件和数据文件）来启动适当的版本。

命令行启动适当版本：

能够指定维度和精度：

fluent2d运行二维单精度版本；

相应的fluent3d；

fluent2ddp；

fluent3ddp都分别运行相应的版本。

并行版本的启动请参阅相关的并行版本启动方法在此不予介绍。

在解算器的面板中指定版本

Figure1:

启动时的操纵台窗口

在版本提示中健入2d、3d、2ddp或者3ddp启动相应版本。

假如是在图形用户界面（GUI）中启动适当的版本，请选择File/Run...菜单，然后将会显现如下图所示的菜单，如此你就能够选择合适的版本了（你也能够在那个面板上启动远程机器上的FLUENT或者并行版本，详细的内容请参阅相关主题

Figure2:

FLUENT能够在选择结算器的面板上启动适当的版本

在面板上启动解算器一样遵循如下方法：

1.开关3D选项指定3D依旧2D解算器

2.开关双精度选项启动双精度或者单精度解算器

3.点击Run按钮

假如可执行程序不在你的搜索名目下，你能够在点击Run之前指定完全的文件名。

读Case文件指定解算器版本：

启动时假如未指定版本（在命令行输入fluent），将会显现前面所看到的操纵台窗口，在File/Read/Case..或者File/Read/Case&

Data..菜单中择适当的case文件或者data文件，我们就能够启动适当的版本了。

（详细内容型参阅“读写case和data文件”部分）。

因此也能够在版本的文本菜单中用read-case或者read-case-data命令。

File/Read/Case&

Data...菜单或者read-case-data命令中读入的case和data文件具有相同的名字，而且扩展名分别为.cas和.dat.。

在WindowsNT中启动FLUENT有几种方法，下面做一介绍

WindowsNT4.0中有两种方法启动FLUENT:

开始菜单——程序菜单——Fluent.Inc（安装时能够改名）菜单——点击FLUENT6

在MS-DOS命令提示符中键入fluent2d、fluent3d、fluent2ddp或者fluent3ddp启动相应版本。

需要注意的是，进行上述步骤之前你要设定用户环境以便于MS-DOS能够找到fluent。

你能够遵照如下做法：

选择程序组的"

SetEnvironment"

，该程序会将Fluent.Inc名目加入到你的命令搜索行。

在MS-DOS命令提示符中你也能够启动并行FLUENT。

在n个处理器上运行并行版本，键入fluent-version-tn（tn在2d,3d,2ddp,或者3ddp之后），n为处理器的个数。

比如：

fluent3d-t3表示在3个处理器上运行3D版本），详细内容请参阅并行处理部分

在WindowsNT3.51上运行：

有两个方式启动FLUENT

鼠标双击FLUENT5程序图标

MS-DOS方式的方法同上

启动选项

启动解算器之前要想明白版本信息，你能够键入fluent–help命令，下面是该命令的选项：

格式：

fluent[version][-help][options]

options：

-clfollowingargumentpassedtofluent,

-cxargfollowingargumentpassedtocortex,

-cxhost:

p1:

p2connecttothespecifiedcortexprocess,

-driver[gl|opengl|null|pex|sbx|x11|xgl],

setsthegraphicsdriver（availabledriversvarybyplatform）,

-envshowenvironmentvariables,

-grunwithoutguiorgraphics,

-gurunwithoutgui,

-grrunwithoutgraphics,

-helpthislisting,

-ijournalreadthespecifiedjournalfile,

-nocheckdisablechecksforvalidlicensefileandserver,

-postrunapost-processing-onlyexecutable,

-projectxwriteprojectxstartandendtimestolicenselog,

-rlistallreleases,

-rxspecifyreleasex,

-vlistallversions,

-vxspecifyversionx,

-nnoexecute,

-hclfollowingargumentpassedtofluenthost,

-loadxstartcomputenodesfromhostx,

-manspamanuallyspawncomputenodes,

-nclfollowingargumentpassedtofluentcomputenode,

-pxspecifyparallelcommunicatorx,

-pathxspecifyrootpathxtoFluent.Inc,

-txspecifynumberofprocessorsx,

在WindowsNT系统中，只有-driver,-env,-gu（有限制）,-help,-ijournal,-r,-rx,-v,-vx,和-tx可用。

前三个选项是用来指定FLUENT和Cortex的声明的。

Cortex为用户提供界面和FLUENT图形窗口的程序。

选项-cxhost:

p2只用于手动启动解算器的情形。

假如你输入fluent–driver，你能够指定解算期间的图形驱动器（如：

fluent-driverxgl）。

输入fluent–env将会在FLUENT运行之前列出所有环境变量。

命令fluent–g将会运行Cortex而没有图形窗口与图形用户界面。

假如你不是用X-Windows显示或者你想提交一份批处理任务这一选项十分有用。

命令fluent–gu将会运行Cortex而没有图形用户界面。

命令fluent–gr将会运行Cortex而没有图形。

（在WindowsNT系统中，命令fluent–gu会以图标的形式运行FLUENT，假如你去图标化，就会得到图形用户界面。

这一选项用于和-ijournal选项连接以后台模式处理任务

要启动解算器并赶忙读入日志文件，输入fluent-ijournal，journal为所要读入的日志文件名。

选项-nocheck加速了启动过程但不检查许可证服务器是否运行。

这一功能在你明白许可证服务器差不多运行时或者你全然就不想启动许可证服务器时（比如说：

你全然就没有权力启动它）是专门有用的。

命令fluent–post将会运行一个解算器的版本，它能够承诺你设定问题，或者进行后处理过程，然而不承诺你进行运算。

选项-projectx承诺你对每一个工程分别记录CPU的时刻。

假如通过键入-projectx（x是工程的名字）开始一项工作，与CPU事件有关的信息会记录在许可证治理的log文件中。

要确定某项工程的CPU时刻，将license.log文件中的USERCPU和SYSTEMCPU值加起来即可。

输入fluentversion–r（其中version为版本号），将会列出指定版本的所有版本号。

选项fluent–rx运行FLUENT的x版本。

因此你也能够输入fluent–v现在能够列出所有的版本号，然后指定版本。

你能够输入fluent–n或者在任何其它的连接词中使用-n选项，来查看可执行程序在哪里而不必运行它。

剩下的选项是和并行运算有关的。

选项-hcl用于通过FLUENT主机过程的声明，选项-ncl用于通过FLUENT运算节点的声明，选项-loadx用于远程前端机器的并行机器上启动并行运算节点过程，选项-manspa用于取消默认的运算节点过程产生，选项-px指定了并行通信装置x的使用，其中x是运行于多处理器UNIX机器上的任何一个通信装置，选项-pathx指定了Fluent.Inc安装的根名目，选项-tx指定了所使用的x处理器，关于启动并行版本的FLUENT的更多信息，请参阅解算器的并行版本的启动。

解算器中用户能够选择的输入

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。

三种解法都能够在专门大流淌范畴内提供准确的结果，然而它们也各有优缺点。

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。

两种解法差不多上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。

详情请参阅相关章节。

分离解往常用于FLUENT4和FLUENT/UNS，耦合显式解往常用于RAMPANT。

分离解往常是用于不可压流和一样可压流的。

而耦合方法最初是用来解高速可压流的。

现在，两种方法都适用于专门大范畴的流淌（从不可压到高速可压），然而运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，然而关于高速可压流（如上所述），强体积力导致的强烈耦合流淌（比如浮力或者旋转力），或者在专门精细的网格上的流淌，你需要考虑隐式解法。

这一解法耦合了流淌和能量方程，常常专门快便能够收敛。

耦合隐式解所需要内存大约是分离解的1.5到2倍，选择时能够通过这一性能来权衡利弊。

在需要隐式耦合解的时候，假如运算机的内存不够就能够采纳分离解或者耦合显式解。

耦合显式解尽管也耦合了流淌和能量方程，然而它依旧比耦合隐式解需要的内存少，然而它的收敛性相应的也就差一些。

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/Pollutantformationmodels/相变模型/Rosseland辐射模型/指定质量流周期流淌模型/周期性热传导模型。

用户选择解的格式：

点击菜单Define/Models/Solver..弹出下面图框，选择所需要的格式即可。

解算器操纵面板

算例

为了演示FLUENT的问题解决和后处理能力，你能够用CD上提供的网格文件解决一个专门简单的问题。

所要解决的问题请看下图。

在该问题中acavityintheshapeofa60^?

rhombus,边长0.1米，内部为常密度空气，上部是一个速度为0.1m/s向右运动的壁面，雷诺数大约为500，流淌是层流。

驱动腔内的流体流淌

程序概要

上述问题是一个简单的二维问题，流淌为层流，无热传导，不需考虑专门的物理模型，除此之外，所有的问题，如几何图形，网格，边界位置和类型差不多在网格生成的时候定义了。

你只需读入网格文件就能够读入全部信息了。

本问题模拟的步骤简化为：

读入并检查网格，选择默认的分离解，定义物理模型，指定流体性质，指定边界条件，储存问题的设置，初始化解域，运算解，储存结果，检查结果。

.

在开始之前把安装CD上的/fluent_inc/fluent5/tut/sample/cavity.msh网格文件复制到工作名目。

读入网格：

点击菜单File/Read/Case...弹出下面的对话框

一样说来，一个case文件包括网格，边界条件和解的操纵参数。

网格文件是它的子集，本算例中的网格差不多储存为FLUENT的格式了，因此能够像读入其它case文件一样来读入它。

（假如网格文件是其它格式，请选择菜单File/Import）

读入网格

在上图中选择所需文件，双击便可读入。

本例中选择了cavity.msh文件。

FLUENT在读网格的过程中会在操纵台窗口显示进程。

读入网格之后要检查网格：

菜单Grid/Check。

在检查过程中，你能够在操纵台窗口中看到区域范畴，体积统计以及连通性信息。

具体显示内容如下：

DomainExtents:

x-coordinate:

min（m）=0.000000e+00,max（m）=1.500000e-01

y-coordinate:

min（m）=0.000000e+00,max（m）=8.660000e-02

Volumestatistics:

minimumvolume（m3）:

7.156040e-05

maximumvolume（m3）:

7.157349e-05

totalvolume（m3）:

8.660000e-03

Faceareastatistics:

minimumfacearea（m2）:

9.089851e-03

maximumfacearea（m2）:

9.091221e-03

Checkingnumberofnodespercell.

Checkingnumberoffacespercell.

Checkingthreadpointers.

Checkingnumberofcellsperface.

Checkingfacecells.

Checkingfacehandedness.

Checkingelementtypeconsistency.

Checkingboundarytypes:

Checkingfacepairs.

Checkingperiodicboundaries.

Checkingnodecount.

Checkingnos