FLUENT简介.pdf

1 FLUENT 简介简介 FLUENT 是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。它提供的无结构网格生 成程序， 把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。 可以生成的网格包括二维的三角 形和四边形网格；三维的四面体、六面体及混合网格。并且，可以根据计算结果调整网格。 这种网格的自适应能力对于精确求解有较大梯度的流场如自由剪切流和边界层问题有很实 际的作用。同时，网格自适应和调整只是在需要加密的流动区域里实施，而非整个流动场， 因此可以节约计算时间。 程序的结构程序的结构 FLUENT 程序软件包应该包括以下几个部分 1， FLUENT 解法器 2， prePDF，用于模拟 PDF 燃烧过程 3， GAMBIT，网格生成 4， TGrid，额外的处理器，用于从现有的边界网格生成体网格。 5， FiltersTranslators，转换其它程序生成的网格，用于 FLUENT 计算。可以接口的程序包 括ANSYS, I-DEAS, NASTRAN,PATRAN 等。 基本程序结构示意图。 GAMBIT 设置几何形状 生成2D或3D网格 其它软件包，如 CAD，CAE 等 FLUENT 网格输入及调整 物理模型 边界条件 流体物性确定 计算 结果后处理 TGrid 2D 三角网格 3D 四面体网格 2D 和 3D 混合网格 prePDF PDF 查表 2D 或 3D 网格 几何形状或 网格 PDF 程序 网格 边界和︵或︶体网格 边界网格 2 FLUENT 程序的用途程序的用途 1， 采用三角形、四边形、四面体、六面体及其混合网格计算二维和三位流动问题。计算过 程中，网格可以自适应。 2， 可压缩与不可压缩流动问题 3， 稳态和瞬态流动问题 4， 无粘流，层流及湍流问题 5， 牛顿流体及非牛顿流体 6， 对流换热问题（包括自然对流和混合对流） 7， 导热与对流换热耦合问题 8， 辐射换热 9， 惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟 10， 多运动坐标系下的流动问题 11， 化学组分混合与反应 12， 可以处理热量、质量、动量和化学组分的源项 13， 用 Lagrangian 轨道模型模拟稀疏相（颗粒，水滴，气泡等） 14， 多孔介质流动 15， 一维风扇、热交换器性能计算 16， 两相流问题 17， 复杂表面形状下的自由面流动 二维网格 三维网格 图 1－1，FLUENT 的基本控制体形状 用用 FLUENT 程序求解问题的步骤程序求解问题的步骤 1， 确定几何形状，生成计算网格（用 GAMBIT，也可以读入其它指定程序生成的网格） 2， 选择 2D 或 3D 来模拟计算 tetrahedron triangle quadrilateral hexahedron pyramid prism or wedge 3 3， 输入网格 4， 检查网格 5， 选择解法器 6， 选择求解的方程层流或湍流（或无粘流） ，化学组分或化学反应，传热模型等。确定 其它需要的模型如风扇、热交换器、多孔介质等模型。 7， 确定流体物性 8， 指定边界条件 9， 条件计算控制参数 10， 流场初始化 11， 计算 12， 检查结果 13， 保存结果，后处理等。 关于关于 FLUENT 解法器的说明解法器的说明 1， FLUENT 2D， 二维单精度解法器 2， FLUENT 3D，三位单精度解法器 3， FLUENT 2ddp，二维双精度解法器 4， FLUENT 3ddp，三维双精度解法器 FLUENT 程序启动方法程序启动方法 1， WINDOEWS NT 下，点击 FLUENT5。 2， 在 MS－DOS 下，键入命令。 FLUENT 2D/3D/2ddp/3ddp。平行计算命令为FLUENT 2D/3D/2ddp/3ddp -t x 。 x 是处理器编号。 如， 我们用 3 号处理器计算三维双精度问题， 命令为 FLUENT 3ddp –t3 FLUENT 命令的一般形式为 FLUENT [version] [-help] [options] FLUENT 求解方法的选择求解方法的选择 1， 非耦合求解 2， 耦合隐式求解 3， 耦合显式求解 非耦合求解方法主要用于不可压缩或压缩性不强的流体流动。 耦合求解则可以用在高速 可压缩流动。FLUENT 默认设置是非耦合求解，但对于高速可压流动，有强的体积力（浮 力或离心力）的流动，求解问题时网格要比较密，建议采用耦合隐式求解方法，可以耦合求 解能量和动量方程，能比较快地得到收敛解。缺点是需要的内存比较大（是非耦合求解迭代 时间的 1.5-2 倍） 。如果必须要耦合求解，但是你的机器内存不够，这时候可以考虑用耦合 显式解法器求解问题。该解法器也耦合了动量，能量及组分方程，但内存却比隐式求解方法 4 小。缺点是收敛时间比较长。 这里需要指出的是非耦合求解的一些模型在耦合求解解法器里并不都有。 耦合解法器没 有的模型包括多相流模型，混合分数/PDF 燃烧模型，预混燃烧模型，污染物生成模型， 相变模型，Rosseland 辐射模型，确定质量流率的周期性流动模型及周期性换热模型等。