fluent udf 阶段性小结
——Flying_U
因工作需要，最近开始学习fluent二次开发功能。现在，根据工作日志将这一段时间主要的学习过程和总结的经验整理如下。
学习计划：从4月5号开始，计划花上一个月的时间了解和学习fluent udf的基本知识。目标是能够运用udf初步实现物理模型简化、掌握udf的基本用法并能根据工作需要实现相关udf功能。
4.5-4.6：浏览网站尽可能更多了解udf的知识，结合自己的实际情况分析那些知识是自己需要进一步深入学习的。
此阶段总结：1.udf是用户自定义函数的简称，其通过与fluent接口连接实现扩展fluent功能的作用。udf的主要功能有：
●定制边界条件、材料属性、表面和体积反应率、fluent输运方程的源项、用户自定义的
标量方程的源项、扩散函数等
●调整每次迭代后的计算结果
●初始化流场的解
●在需要时进行udf的异步执行
●强化后处理功能
●强化现有的udf模型
●传送返回值、修改fluent变量、操作外部文件案例和data文件
2. 自己现在想要实现的是udf功能是定制边界条件、定制fluent输运方程的源项、初始化流场的解和强化后处理功能；（刚开始自己也不太明确自己到底想用udf来做什么，对应上udf的主要功能是哪一部分，然后对自己不懂没理解的功能一一查询。）
3. 有相关资料的渠道有：百度知道，百度文库和doc88。其中，百度文库各种教程最多，百度知道能够快速定位回答具体的问题，doc88资料觉得更深入一些。（对搜集的资料进行及时的整理和归纳对自己学习有很大助力，很多资料都是不完全的或者自己当时没有完全理解的需要不同版本或者前后不同时间段对照着学习。）
4.6-4.9 根据自己的需求在udf帮组手册中查找实例并尝试按实例进行对照练习，初步了解udf相关知识，打通udf实现的过程（udf编写、编译和连接）。主要目的是了解udf的基本用法，初步了解udf宏命令。
此阶段总结：1.udf帮助手册里的实例对初学者特别有用，例子难度小，侧重流程和用法。
2. 解释型udf使用基本过程：将物理模型简化，确定udf实现的功能；编制c语言源代码；启动fluent并完成相关设置；加载并解释c语言代码；将udf与fluent相关联。初次尝试觉得难度很小，只是对c语言源程序的边界有点模糊，特别是在语言结构方面。
3. 进行编译型udf使用尝试，根据需要需先安装一个c编辑器，因手头有vs2012所以直接安装vs2012。安装vs2012的过程有点艰辛，因为自己电脑上装过其他的VS版本（未完全卸载），以及其他的一些开源c编辑器（一直在用），安装vs2012过程老是不成功（这里推荐使用vs2008，网上教程较多，出现相关的问题都能较容易地找到方法解决）。最后的解决办法是重装系统（各种尝试都未能解决安装问题后，可能与以前安装过的vs卸载不完全有关），并逐步尝试环境变量的设置。vs2012与fluent环境变量成功设置如下（win7 64位系统）：
INCLUDE ：C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 11.0\VC\include;C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.1A\Include;（注：在Microsoft SDKs\Windows下可能找不到v7.1A\Include文件，反复与同事未装vs2012的电脑对比，怀疑安装vs2012过程中会把相关v7.1A\Include给删掉。解决方法是从同事电脑上copy一份安装在C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows下）
LIB ：C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 11.0\VC\lib\amd64;C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v7.1A\Lib\x64;C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 11.0\VC\atlmfc\lib; （与上面类似初始关联时找不到Lib\x64，解决方案也与上面一样。希望知道的能解释一下）
PATH ：C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 11.0\VC\bin\amd64;C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 8\Common7\IDE;C:\Windows\System32;
此外，实际添加环境变量时，推荐在用户变量中添加而不是系统变量中，因为系统变量中可能有path名的变量，防止破坏已有的环境变量（我的电脑设置了以path命名的xfoil与matlab 关联的环境变量）。
4.编译型udf使用与解释型的使用过程类似，还没有遇到有些资料中问题。
4.11-4.16前期借助网上水蒸发相变的算例，学习udf的具体编写方法，主要是想理解物理模型的控制方程如何编写成可用的c源代码并实现将udf动量源与fluent的关联（算例是研究输运方程上源项的定制）过程；后期根据自己接触的仿真模型简化设计了一个模型，进行udf运用尝试。
此阶段总结：1. UDF_fluent蒸发相变模拟一个较为完成的用于fluent蒸发相变模拟的udf的一个程序，且注释相对完整。前后看了几遍，开始时想理解以后帮助实现整个算例自己运行。后面主要侧重理解蒸发相变的物理模型到udf的c源代码间的对应关系。这个算例属udf功能中的强化多项流模型，具体而言加入相变转化条件，确定相变转化形式（质量源与能量源的转化）。
2.借@木子丞的话，udf是编程，属简单的编程，很多东西都给编好了（各种fluent宏）。你只需要拿来组装就行，至于如何组装，是需要把物理概念搞清楚。这里两个要点一个是理解fluent宏，另一个是理解物理模型。
3.自己对计算流体力学的基本知识缺乏认知，需要对应加强；
4.自己设计的udf算例，只是初步实现功能，还没有最后达到我的目标。准备以后专门总结一下，这里不准备展开细说。
Fluent 学习心得 仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识，并说说哪些用户适合用，哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置，因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程，而且本人也是学力学的，诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟，都不会有很特别的介质，所以设置起来很简单。 对我来说，颇费周折的是gambit做图和生成网格，并不是我不会，而是gambit对作图要求的条件很苛刻，也就是说，稍有不甚，就前功尽弃，当然对于计算流场很简单的用户，这不是问题。有时候好几天生成不了的图形，突然就搞定了，逐渐我也总结了一点经验，就是要注意一些小的拐角地方的图形，有时候做布尔运算在图形吻合的地方，容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格，fluent里面的计算方法是有限体积法，而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度，采取了交错网格，这样，计算精度就不会很高。同时由于非结构网格，肯定会导致计算精度的下降，所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义，除非你的网格做的非常好。 而且fluent5.5以前的版本（包括5。5），其物理模型，（比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的，所以，对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟，就不适合用。 同时gambit做网格，对于粘性流体，特别是计算湍流尺度，或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的，除非是很小的计算区域。所以，用fluent做的比较复杂一点的流场（除了经典的几个基本流场）其计算所得热流，湍流，以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的，这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑，有时候看到很多这样讨论的文章，觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。 但是，fluent往往能计算出量级差不多的结果，我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算，高超音速流场，得到的壁面热流，居然在量级上是吻合的，但是，从计算热流需要的壁面网格精度来判断，gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级，我到现在还不明白fluent是怎么搞的。 综上，我觉得，如果对付老板的一些工程项目，可以用fluent对付过去，但是如果真的做论文，或者需要发表文章，除非是做一些技术性工作，比如优化计算一般用fluent是不适合的。我感觉fluent做力的计算是很不错的，做流场结构的计算，即使得出一些涡，也不是流场本身性质的反应，做低速流场计算，fluent的优势在于收敛速度快，但是低速流场计算，其大
FLUENT 教程 赵玉新 I、目录 第一章、开始 第二章、操作界面 第三章、文件的读写 第四章、单位系统 第五章、读入和操作网格 第六章、边界条件 第七章、物理特性 第八章、基本物理模型 第九章、湍流模型 第十章、辐射模型 第十一章、化学输运与反应流 第十二章、污染形成模型 第十三章、相变模拟 第十四章、多相流模型 第十五章、动坐标系下的流动 第十六章、解算器的使用 第十七章、网格适应 第十八章、数据显示与报告界面的产生 第十九章、图形与可视化 第二十章、Alphanumeric Reporting 第二十一章、流场函数定义 第二十二章、并行处理 第二十三章、自定义函数 第二十四章、参考向导 第二十五章、索引（Bibliography） 第二十六章、命令索引 II、如何使用该教程 概述 本教程主要介绍了FLUENT 的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用 者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT 所使用的流场函数与变量的定义。 下面是各章的简略概括 第一部分： z开始使用：本章描述了FLUENT 的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中，我们给出
了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。 z使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助） z读写文件：本章描述了FLUENT 可以读写的文件以及硬拷贝文件。 z单位系统：本章描述了如何使用FLUENT 所提供的标准与自定义单位系统。 z读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。本章还描述了非一致（nonconformal）网格的使用. z边界条件：本章描述了FLUENT 所提供的各种类型边界条件，如何使用它们，如何定义它们and how to define boundary profiles and volumetric sources. z物理特性：本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT 采用这些信息来处理你的输入信息。 第二部分： z基本物理模型：本章描述了FLUENT 计算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）。以及在使用这些模型时你需要输入的数据，本章也包含了自定义标量的信息。 z湍流模型：本章描述了FLUENT 的湍流模型以及使用条件。 z辐射模型：本章描述了FLUENT 的热辐射模型以及使用条件。 z化学组分输运和反应流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。本章详细的叙述了prePDF 的使用方法。 z污染形成模型：本章描述了NOx 和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。 第三部分： z相变模拟：本章描述了FLUENT 的相变模型及其使用方法。 z离散相变模型：本章描述了FLUENT 的离散相变模型及其使用方法。 z多相流模型：本章描述了FLUENT 的多相流模型及其使用方法。 z Flows in Moving Zones（移动坐标系下的流动）：本章描述了FLUENT 中单一旋转坐标系，多重移动坐标系，以及滑动网格的使用方法。 z Solver 的使用：本章描述了如何使用FLUENT 的解法器（solver）。 z网格适应：本章描述了explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to use it 第四部分： z显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data z图形和可视化：本章描述了检验FLUENT 解的图形工具 z Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 z流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT 面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 z并行处理：本章描述了FLUENT 的并行处理特点以及使用方法 z自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT 软件。 如何使用该手册 z根据你对CFD 以及FLUENT 公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册 对于初学者，建议如下：
关于Fluent学习的一些建议 现在组内很多人在大量的使用FLUENT进行CFD计算，并且也经常遇到一些问题，比如什么情况该怎么设置，比如什么东西应该用什么模型比较好。那么实际上大部分问题，大家在帮助中都是能够找到解答的。特别是在刚刚学习FLUENT的阶段，大家遇到的问题也都比较类似，一些经验性的东西，也都被大家直接接受过来使用，比如对于非结构化网格，用node-base的比较好，离散格式要用二阶的比较好等等。 实际上，很多问题帮助（user guide）讲的很清楚，只是我们没有好好的利用这个资源。这里将我们刚使用FLUENT 时中会遇到的问题做成一个简单的思考题集，给学习FLUENT的各位一个参考。另外，这里不涉及多相流和UDF内容，如果今后有时间的话，可能会做一个UDF的专题讲解一下。 关于下面的一些问题呢，这里不会给出答案，有些问题我们都是习惯性的根据经验设置的。但是，实际上，我们的所有设置都是对方程组、边界条件、迭代方式、离散方式以及收敛条件相关的，所以希望大家看的时候，自己通过思考，把所有的设置参数搞明白、弄清楚，这样才能一定程度上的掌握FLUENT。FLUENT是免去了我们自己编程的一个过程，但如果连内部原理都不清楚的话，随着问题的深入，可能就没法做下去了。 最后说明一下，下文中的内容都是FLUENT运算的基本内容，主要是把方程和设置结合了一下，所以老手们可以爽爽的浏览一遍。对于更为具体的FLUENT数据结构的内容，这里并不涉及。由于水平有限，这里只是看着控制版，把想到的问题列出来给大家思考。更深入的内容，大家可以边读user guide边思考。 下面的问题，请思考者仔细思考每个问题，对照user guide进行学习，并给自己一个很确定的、能说服自己的答案，有必要的话，可以做记录。 再啰嗦两句，好好利用user guide！ 1、算例读取 关于算例读取这部分内容，不做太多的说明，太简单了。大家学会下面几个东西就行： 如何读取网格、什么是case、什么是data、怎么做自动保存、自动保存面板里的那些参数都是什么意思。 2、你认识的计算流体力学求解的方程都有哪些？请写一下。 3、求解器设定 上图就是fluent的求解器solver设定，图中给的是默认状态，请思考下面几个问题 1）什么是pressure based、什么是density based，他们在求解上有什么不同？注意，我们室内计算时常用pressure based，为什么？ 2）求解格式上，虽然pressure based的只有隐式方式，那么什么是隐式(implicit)？ 3）速度形式的absolute和relative有什么差别，影响计算结果么？ 4）Gradient option是什么意思？数值上cell based和node based是什么意思？node based有什么优势？ 5）Solve里面可以设定所求解的是稳态还是非稳态算例，怎么设定？那么非稳态设定时多出来两个选项是什么意思？为什么有人推荐用Frozen Flux格式的非稳态控制方式？ 6）非稳态项的离散形式，FLUENT提供了几种？ 7）对于solver，你还发现那些其他有用的东西？ 4、如何激活能量方程？
FLUENT基础知识总结 仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识，并说说哪些用户适合用，哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置，因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程，而且本人也是学力学的，诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟，都不会有很特别的介质，所以设置起来很简单。 对我来说，颇费周折的是gambit做图和生成网格，并不是我不会，而是gambit 对作图要求的条件很苛刻，也就是说，稍有不甚，就前功尽弃，当然对于计算流场很简单的用户，这不是问题。有时候好几天生成不了的图形，突然就搞定了，逐渐我也总结了一点经验，就是要注意一些小的拐角地方的图形，有时候做布尔运算在图形吻合的地方，容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格，fluent里面的计算方法是有限体积法，而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度，采取了交错网格，这样，计算精度就不会很高。同时由于非结构网格，肯定会导致计算精度的下降，所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义，除非你的网格做的非常好。 而且fluent5.5以前的版本（包括5。5），其物理模型，（比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的，所以，对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟，就不适合用。 同时gambit做网格，对于粘性流体，特别是计算湍流尺度，或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的，除非是很小的计算区域。所以，用fluent 做的比较复杂一点的流场（除了经典的几个基本流场）其计算所得热流，湍流，以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的，这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑，有时候看到很多这样讨论的文章，觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。 但是，fluent往往能计算出量级差不多的结果，我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算，高超音速流场，得到的壁面热流，居然在量级上是吻合的，但是，从计算热流需要的壁面网格精度来判断，gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级，我到现在还不明白fluent是怎么搞的。 综上，我觉得，如果对付老板的一些工程项目，可以用fluent对付过去，但是如果真的做论文，或者需要发表文章，除非是做一些技术性工作，比如优化计算一般用fluent是不适合的。 我感觉fluent做力的计算是很不错的，做流场结构的计算，即使得出一些涡，也不是流场本身性质的反应，做低速流场计算，fluent的优势在于收敛速度快，但是低速流场计算，其大多数的着眼点在于对流场结构的探索，所以计算得到的结果就要好好斟酌一下了，高速流场的模拟中，一般着眼点在于气动力的结果，
1对于刚接触到FLUENT新手来说，面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help，如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢？ 答：学习任何一个软件，对于每一个人来说，都存在入门的时期。认真勤学是必须的，什么是最好的学习方法，我也不能妄加定论，在此，我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下，希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。 由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计，老师给了我一本书，韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》，当然，学这本书之前必须要有两个条件，第一，具有流体力学的基础，第二，有FLUENT 安装软件可以应用。然后就照着书上二维的计算例子，一个例子，一个步骤地去学习，然后学习三维，再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。不能急于求成，从前处理器GAMBIT，到通过FLUENT进行仿真，再到后处理，如TECPLOT，进行循序渐进的学习，坚持，效果是非常显著的。如果身边有懂得FLUENT的老师，那么遇到问题向老师请教是最有效的方法，碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的，两者结合起来学习效果更好。 2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语：理想流体和粘性流体；牛顿流体和非牛顿流体；可压缩流体和不可压缩流体；层流和湍流；定常流动和非定常流动；亚音速与超音速流动；热传导和扩散等。A.理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）： 流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻的两层流体间的相对运动，即相对滑动速度却是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度，或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度变化。实验表明，粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小（实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的），运动的相对速度也不大时，所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的，这样的流体称为理想流体。十分明显，理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言，我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出，真正的理想流体在客观实际中是不存在的，它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。 B.牛顿流体（Newtonian Fluid）和非牛顿流体（non-Newtonian Fluid）： 日常生活和工程实践中最常遇到的流体其切应力与剪切变形速率符合下式的线性关系，称为牛顿流体。而切应力与变形速率不成线性关系者称为非牛顿流体。图2-1（a）中绘出了切应力与变形速率的关系曲线。其中符合上式的线性关系者为牛顿流体。其他为非牛顿流体，非牛顿流体中又因其切应力与变形速率关系特点分为膨胀性流体（Dilalant），拟塑性流体（Pseudoplastic），具有屈服应力的理想宾厄流体（Ideal Bingham Fluid）和塑性流体（Plastic Fluid）等。通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等均为非牛顿流体。非牛顿流体的研究在化纤、塑料、石油、化工、食品及很多轻工业中有着广泛的应用。图2-1（b）还显示出对于有些非牛顿流体，其粘滞特性具有时间效应，即剪切应力不仅与变形速率有关而且与作用时间有关。当变形速率保持常量，切应力随时间增大，这种非牛顿流体称为震凝性流体（Rheopectic Fluid）。当变形速率保持常量而切应力随时间减小的非牛顿流体则称为触变性流体（Thixotropic Fluid）。 C.可压缩流体（Compressible Fluid）和不可压缩流体（Incompressible Fluid）： 在流体的运动过程中，由于压力、温度等因素的改变，流体质点的体积（或密度，因质点的质量一定），或多或少有所改变。流体质点的体积或密度在受到一定压力差或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。真实流体都是可以压缩的。它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。例如水在100个大气压下，容积缩小0.5%，温度从20°变化到100°，容积降低4%。因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。但是在某些特殊问题中，例如水中爆炸或水击等问题，则必须把液体看作是可压缩的。气体的压缩性比液体大得多，所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。但是如果压力差较小，运动速度较小，并且没有很大的温度差，则实际上气体所产生的体积变化也不大。此时，也可以近似地将气体视为不可压缩的。 在可压缩流体的连续方程中含密度，因而可把密度视为连续方程中的独立变量进行求解，再根据气体的状态方程求出压力。不可压流体的压力场是通过连续方程间接规定的。由于没有直接求解压力的方程，不可压流体的流动方程的求解具有其特殊的困难。 D. 层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）：
1什么叫松弛因子？松弛因子对计算结果有什么样的影响？它对计算的收敛情况又有什 么样的影响？ 1、亚松驰（Under Relaxation）：所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减，以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写 出时，为松驰因子（Relaxation Factors）。《数值传热学-214》 2、FLUENT中的亚松驰：由于FLUENT所解方程组的非线性，我们有必要控制的变化。一般用亚松驰方法来实现控制，该方法在每一部迭代中减少了的变化量。亚松驰最简 单的形式为：单元内变量等于原来的值加上亚松驰因子a与变化的积, 分离解算器使用亚松驰来控制每一步迭代中的计算变量的更新。这就意味着使用分离解算器解的方程，包 括耦合解算器所解的非耦合方程（湍流和其他标量）都会有一个相关的亚松驰因子。在FLUENT中，所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题，但是对于一些特殊的非线性问题（如：某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题），在计算开始时要慎重减小亚松驰因子。使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。如 果经过4到5步的迭代残差仍然增长，你就需要减小亚松驰因子。有时候，如果发现残差 开始增加，你可以改变亚松驰因子重新计算。在亚松驰因子过大时通常会出现这种情况。 最为安全的方法就是在对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文件，并对解的算法做几 步迭代以调节到新的参数。最典型的情况是，亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加， 但是随着解的进行残差的增加又消失了。如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算 并回到最后保存的较好的数据文件。注意：粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。 而且，如果直接解焓方程而不是温度方程（即：对PDF计算），基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值，你可以在解控制面板点击默认按钮。对于 大多数流动，不需要修改默认亚松弛因子。但是，如果出现不稳定或者发散你就需要减小 默认的亚松弛因子了，其中压力、动量、k和e的亚松弛因子默认值分别为0.2，0.5，0.5和0.5。对于SIMPLEC格式一般不需要减小压力的亚松弛因子。在密度和温度强烈耦合 的问题中，如相当高的Rayleigh数的自然或混合对流流动，应该对温度和/或密度（所用 的亚松弛因子小于1.0）进行亚松弛。相反，当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时，流动密度是常数，温度的亚松弛因子可以设为1.0。对于其它的标量方程，如漩涡，组分，PDF变量，对于某些问题默认的亚松弛可能过大，尤其是对于初始计算。你可以将松弛因子设为0.8以使得收敛更容易。 SIMPLE与SIMPLEC比较 在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法，默认是SIMPLE算法，但是对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果，尤其是可以应用增加的亚松驰迭代时，具体介绍如下: 对于相对简单的问题（如：没有附加模型激活的层流流动），其收敛性已经被压力速
fluent udf 阶段性小结 ——Flying_U 因工作需要，最近开始学习fluent二次开发功能。现在，根据工作日志将这一段时间主要的学习过程和总结的经验整理如下。 学习计划：从4月5号开始，计划花上一个月的时间了解和学习fluent udf的基本知识。目标是能够运用udf初步实现物理模型简化、掌握udf的基本用法并能根据工作需要实现相关udf功能。 4.5-4.6：浏览网站尽可能更多了解udf的知识，结合自己的实际情况分析那些知识是自己需要进一步深入学习的。 此阶段总结：1.udf是用户自定义函数的简称，其通过与fluent接口连接实现扩展fluent功能的作用。udf的主要功能有： ●定制边界条件、材料属性、表面和体积反应率、fluent输运方程的源项、用户自定义的 标量方程的源项、扩散函数等 ●调整每次迭代后的计算结果 ●初始化流场的解 ●在需要时进行udf的异步执行 ●强化后处理功能 ●强化现有的udf模型 ●传送返回值、修改fluent变量、操作外部文件案例和data文件 2. 自己现在想要实现的是udf功能是定制边界条件、定制fluent输运方程的源项、初始化流场的解和强化后处理功能；（刚开始自己也不太明确自己到底想用udf来做什么，对应上udf的主要功能是哪一部分，然后对自己不懂没理解的功能一一查询。） 3. 有相关资料的渠道有：百度知道，百度文库和doc88。其中，百度文库各种教程最多，百度知道能够快速定位回答具体的问题，doc88资料觉得更深入一些。（对搜集的资料进行及时的整理和归纳对自己学习有很大助力，很多资料都是不完全的或者自己当时没有完全理解的需要不同版本或者前后不同时间段对照着学习。） 4.6-4.9 根据自己的需求在udf帮组手册中查找实例并尝试按实例进行对照练习，初步了解udf相关知识，打通udf实现的过程（udf编写、编译和连接）。主要目的是了解udf的基本用法，初步了解udf宏命令。 此阶段总结：1.udf帮助手册里的实例对初学者特别有用，例子难度小，侧重流程和用法。 2. 解释型udf使用基本过程：将物理模型简化，确定udf实现的功能；编制c语言源代码；启动fluent并完成相关设置；加载并解释c语言代码；将udf与fluent相关联。初次尝试觉得难度很小，只是对c语言源程序的边界有点模糊，特别是在语言结构方面。 3. 进行编译型udf使用尝试，根据需要需先安装一个c编辑器，因手头有vs2012所以直接安装vs2012。安装vs2012的过程有点艰辛，因为自己电脑上装过其他的VS版本（未完全卸载），以及其他的一些开源c编辑器（一直在用），安装vs2012过程老是不成功（这里推荐使用vs2008，网上教程较多，出现相关的问题都能较容易地找到方法解决）。最后的解决办法是重装系统（各种尝试都未能解决安装问题后，可能与以前安装过的vs卸载不完全有关），并逐步尝试环境变量的设置。vs2012与fluent环境变量成功设置如下（win7 64位系统）：
fluent使用基本步骤 步骤一：网格 1．读入网格（*．msh） File →Read →Case 读入网格后，在窗口显示进程 2．检查网格 Grid →Check Fluent对网格进行多种检查，并显示结果。注意最小容积，确保最小容积值为正。 3．显示网格 Display →Grid ①以默认格式显示网格 能够用鼠标右键检查边界区域、数量、名称、类型将在窗口显示，本操作关 于同样类型的多个区域情形专门有用，以便快速区别它们。 4．网格显示操作 Display →Views （a）在Mirror Planes面板下，axis （b）点击Apply,将显示整个网格 （c）点击Auto scale, 自动调整比例，并放在视窗中间 （d）点击Camera,调整目标物体位置 （e）用鼠标左键拖动指标钟，使目标位置为正 （f）点击Apply，并关闭Camera Parameters 和Views窗口 步骤二：模型 1. 定义瞬时、轴对称模型
Define →models→Solver （a）保留默认的，Segregated解法设置，该项设置，在多相运算时使用。 （b）在Space面板下,选择Axisymmetric （c）在Time面板下，选择Unsteady 2. 采纳欧拉多相模型 Define→Models→Multiphase (a) 选择Eulerian作为模型 （b）假如两相速度差较大，则需解滑移速度方程 （c）假如Body force比粘性力和对流力大得多，则需选择implicit body force 通过考虑压力梯度和体力，加快收敛 （d）保留设置不变
1. 分离式求解器和耦合式求解器：都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动，总得来说，计算高速可压时，耦合式求解器更有优势；分离式求解器中有几个模型耦合式求解器中没有，如VOF，多项混合模型等。 2. 对于绝大多数问题，选择1st-Order Implicit就已经足够了。精度要求高时，选择2st-Order Implicit.而Explicit选项只对耦合显式求解器有效。 3. 压力都是相对压力值，相对于参考压力而言。对于不可压流动，若边界条件中不包含有压力边界条件时，用户应设置一个参考压力位置。计算时，fluent强制这一点的相对压力值为0. 4. 选择什么样的求解器后，再选择什么样的计算模型，即通知fluent是否考虑传热，流动是无粘、层流还是湍流，是否多相流，是否包含相变等。默认情况，fluent只进行流场求解，不求解能量方程。 5. 多相流模型：其中vof模型通过单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的容积比来模拟两种或三种不能混合的流体。 6. 能量方程：选中表示计算过程中要考虑热交换。对于一般流动，如水利工程及水力机械流场分析，可不考虑传热；气流模拟时，往往要考虑。默认状态下，fluent在能量方程中忽略粘性生成热，而耦合式求解器包含有粘性生成热。 7. 粘性模型：inviscid无粘计算；Laminar模型，层流模型；k-epsilon（2 eqn）模型，目前常用模型。 8. 材料定义：比较简单 9. 边界条件：见P210-211 10. 给定湍流参数：在计算区域的进口、出口及远场边界，需给定输运的湍流参数。Turbulence specification Method项目，意为让用户指定使用哪种模型来输入湍流参数。用户可任选其一，然后按公式计算选定的湍流参数，并作为输入。 湍流强度，湍动能k，湍动耗散率e。 11. 常用的边界条件： 压力进口：适用于可压和不可压流动，用于进口的压力一直但流量或速度未知的情况。Fluent 中各种压力都是相对压力值。 速度入口：用于不可压流，如果用于可压流可能导致非物理结果。 质量进口：规定进口的质量。 压力出口：需要在出口边界处设置静压。静压只用于亚音速流动。在fluent求解时，当压力出口边界上流动反向时，就是用这组回流条件。出口回流有三种方式：垂直与边界，给定方向矢量，来自相邻单元。 出流：用于模拟求解前流速和压力未知的出口边界。适用于出流面上的流动情况由区域内外推得到，且对上游没影响。不用于可压流动，也不能与压力进口边界条件一起是用。 压力远场：只适用于可压气体流动，气体的密度通过理想气体定律来计算。 12. 设置求解控制参数：为了更好的控制求解过程，需要在求解器中进行某些设置，内容包括选择离散格式、设置欠松弛因子、初始化场变量及激活监视变量等。 Fluent允许用户对流项选择不同的离散格式。默认情况下，当是用分离式求解器时，所有方程中的对流相一阶迎风格式离散；耦合式求解时，二阶精度格式，其他仍一阶。对于2D三角形和3D四面体网格，注意要是用二阶精度格式。一般，一阶容易收敛，精度差。 欠松弛因子：为了加速收敛，在迭代10次左右后，检查残差是增加还是减小，若增大，则减小欠松弛因子的值；反之，增大它。 Pressure-velocity coupling：包含压力速度耦合方式的列表。该项只在分离式求解器中出现。可选SIMPLE、SIMPLEC、PISO。多数选择simplec，piso算法主要用于瞬态问题的模拟，
3.1计算流体力学基础与FLUENT软件介绍 3.1.1计算流体力学基础 计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)是利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的数学方程，揭示流体运动的物理规律，研究定常流体运动的空间物理特性和非定常流体运动的时空物理特征的学科[}ss}。其基本思想可以归纳为:把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关十这些离散点上场变量之间的关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值[f=}}l 计算流体力学可以看作是在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下对流动的数值仿真。通过这种数值仿真，可以得到流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度和浓度等)的分布以及这些物理量随时间的变化规律。 还可计算出相关的其它物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。此外，与CAD联合还可进行结构优化设计等。 过去，流体力学的研究主要有实验研究和理论分析两种方法。实验研究主要以实验为研究手段，得到的结果真实可信，是理论分析和数值计算的基础，其重要性不容低估。然}fu实验往往受到模型尺寸、流场扰动和测量精度等的限制，有时可能难以通过实验的方法得到理想的结果。此外，实验往往经费投入较大、人力和物力耗费较大及周期较长;理论分析方法通常是利用简化的流动模型假设，给出所研究问题的解析解或简化方程。然}fu随着时代的发展，这些方法已不能很好地满足复杂非线性流体运动规律的研究。理论分析方法的优点是所得结果具有普遍适用性，各种影响因素清晰可见，是指导试验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。但是，它往往要求对计算对象进行抽象和简化，才有可能得出理论解。}fU对十非线性情况，只有少数流动才能得到解析结果。 计算流体力学方法很好地克服了前面两种方法的弱点，与传统的理论分析方法、实验研究方法一同组成了研究流体流动问题的完整体系。计算流体力学的发展，先后经历 2 FLUENT软件介绍 FLUENT软件是由美国FLUENT公司开发的著名的CFD计算分析软件，在航空、航天、透平机械、汽车、船舶、机械、化工、石化、计算机、半导体、能源、医学等领域得到了广泛的应用。能够解决流动、传热、化学反应、燃烧、多相流、旋涡流动等问题。 FLUENT软件研究的流动模型包括了定常和非定常流动，层流(包括各种非牛顿流模型)，紊流(包括最先进的紊流模型)，不可压缩和可压缩流动，传热和化学反应等。FLUENT软件设计基于“CFD计算机软件群的概念”，针对每一种流动的物理问题的特点，采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。不同领域的计算软件组合起来，成为CFD软件群，从而高效率地解决各个领域的复杂流动的计算问题，在各软件之间可以方便地进行数值交换，采用统一的前后处理工具，省去了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力用十物理问题本身的探索上。 流体有限体积法(Finite V olume Method，简称FVM)是目前计算流体动力学领域内应用最普遍的一种对偏微分方程组的离散方法。FLUENT软件就是采用C语言编写的基于非结构化网格和有限体积法的通用CFD求解器，它推出了多种优化的物理模型，如定常和非定常流动;层流(包括各种非牛顿流模型);紊流(包括最先进的紊流模型);不可压缩和可压缩流动;传热;化学反应等。对每一种物理问题的流动特点，有适合它的数值解法，用户可对显式或隐式差分格式进行选择，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。 在FLUENT 5.0之后的版本中，都采用GAMBIT的专用前处理软件。GAMBIT软件是面向CFD的专业前处理器软件，它包含全面的几何建模能力，也可以从主流的CAD/CAE软件导入几何体和网格，GAMBIT强大的布尔运算能力为建立复杂的几何模型提供的极大的方便。GAMBIT功能强大的网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量的网格。GAMBIT中专有的网格划分算法可以保证在较为复杂的几何区域直接划分出高质量的六面体网格。GAMBIT中的TGRID方法可以在极其复杂的几何区域中划分出与相邻区域网格连续的完全非结构化的网格，GAMBIT网格划分方法的选择完全是智能化的，在选择一个几何区域后GAMBIT会自动选择最合适的网格划分算法，使网格划分过程变得极为容易。 通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。
Fluent 计算错误汇总 1..fluent不能显示图像 在运行fluent时，导入case后，检查完grid，在显示grid时，总是出现这样的错误 Error message from graphics function Update_Display: Unable to Set OpenGL Rendering Context Error: FLUENT received a fatal signal (SEGMENTATION VIOLATION). Error Object: () 解决办法： 右键单击快捷方式，把目标由x: 改成：x: 2d -driver msw 如果还有三维的，可以再建立一个快捷方式改成： x: 3d -driver msw 这就可以直接调用了。如果不是以上原因引起的话，也有可能是和别的软件冲突，如MATLAB等，这也会使fluent无法显示图像。 Q1:GAMBIT安装后无法运行，出错信息是“unable find Exceed X Server” A. GAMBIT需要装EXCEED才能用。 gambit的运行：先运行命令提示符，输入gambit，回车 fluent的运行：直接在开始－程序－Fluent Inc里面 Q2:Fluent安装后无法运行，出错信息是甥?挱湵扡敬映湩層漯数? A. FLUENT和GAMBIT需要把相应文件拷贝到license目录下 文件？gambit时提示找不到gambit出错信息：运行Q3: A. FLUENT和GAMBIT推荐使用默认安装设置， 安装完GAMBIT请设置环境变量， 设置办法“开始－程序－FLUENT INC-Set Environment 另外设置完环境变量需要重启一下，否则仍会提示找不到环境变量。Q4:使用Fluent和Gambit需要注意什么问题？ A. 安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径 推荐设置办法，在非系统分区建一个目录，如d:%users a）win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件 修改本地路径为d:%users，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改 b）xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式 在快捷方式－起始位置加入D:%users,重起检查 Q5:Gambit运行失败，出错信息“IDENTIFIER default_ Server ” 等文件default_id.*的缺省文件已经打开，到用户默认目录删除gambitA.
1、3UDS设置面板中Flux function选项 选择none、mass flow rate、a user defined function分别对应三种UDS方程的求解 2、Slit face zone和separate face zone的区别 When you slit a face zone, additional faces and nodes are created and placed in a new zone. When you separate a face zone, a new zone will be created, but no new faces or nodes are created; the existing faces and nodes are simply redistributed among the zones. Normally, you will not need to manually slit a face zone. Two-sided walls are automatically slit, but remain coupled. (This coupling refers only to the grid; it is independent of thermal coupling.) The adaption process treats these coupled walls just like periodic boundaries; adapting on one wall causes the same adaption on the shadow. If you want to adapt one wall independent of its shadow, you should slit the coupled wall to obtain two distinct walls. 3、Fluent中copy材料属性设置的步骤： 在一个已设置好的case中，点user-defined database，输入名称，创建一个新的材料库，然后点copy materials from case，将已经设置好的才材料如sf6，copy出去，简单edit之后save即可。在所需设置材料的case中，直接导入。 若要删除之前默认的材料，如fluid区域的默认air，直接删除是不行的，会提示still in use by flow-field。必须在区域边界条件设定中提前修改fluid的默认材料，cell zone conditions –fluid - materials name，将默认的air改为我们导入的材料，此时air就可删除了。 4、The absolute pressure is simply the sum of the operating pressure and the gauge pressure: All pressures that you specify and all pressures computed or reported by FLUENT are gauge pressures. 将operation pressure设置为0，那么fluent中各项压强即为绝对压强。 5、Fluent检查网格质量的方法，网格导入Fluent中之后，grid->check，可以看看网格大致情况，有无负体积，等等；在Fluent窗口输入，grid quality然后回车，Fluent会显示最主要的几个网格质量。 Skewness （不能高于0.95，最好在0.90以下；越小越好） Change in Cell-Size （也是Growth Rate，最好在1.20以内，最高不能超过1.40） Aspect Ratio （一般控制在5：1以内，边界层网格可以适当放宽） Alignment with the Flow（就是估计一下网格线与流动方向是否一致，要求尽量一致，以减少假扩散） 6、设置animation时要调节好display的大小比例，因为此时的display窗口决定了生成 MPEG之后的视图情况。 7、display-contours，取消auto range选项，便可在最大最小值里面任意输入，观察感兴趣 的范围。如只观察20000K以上的范围，便在最小值里输入20000。 8、overlays的应用：在graphics and animations – scene中可以设置overlays，这样可以在fluent
FLUENT软件学习报告 一、软件简介 CFD商业软件FLUENT，是通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压 FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转换与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。 从本质上讲，FLUENT只是一个求解器。FLUENT本身提供的主要功能包括导入网格模型、提供计算的物理模型、施加边界条件和材料特性、求解和后处理。FLUENT支持的网格生成软件包括GAMBIT、TGRid、prePDF、GeoMesh和其他CAD/CAE软件包。 二、软件使用方法 本学习报告将以一简单算例—台阶运动演示FLUENT软件与GAMBIT及CAD 的结合使用。 2.1 物理模型 二维后台阶运动的计算区域如图2-1所示。计算区域为0.4m×1.2m,台阶长度为0.2m，高度为0.1m。 2.2在CAD中生成几何模型 在CAD中按下列步骤生成如图2-1几何模型：
（1）绘制求解区域形状。 （2）调用PEDIT命令，将构成台阶及边界的线生成多段线。 （3）调用REGION命令，将多段线形成的封闭区间生成区域。 （4）调用EXPORT命令，将绘图结果导出为ASCI格式文件命名为台阶，以便在GAMBIT中进行后续处理。 图2-2是在AUTOCAD中绘制的后台阶绕流的几何模型，该结果包含一个局域。 2.3在GAMBIT中划分网格 在AUTOCAD中生成了一个二维台阶的几何模型，该模型包含一个区域，现在转入到GAMBIT中进行网格划分。 按照导入几何模型、生成流体区域、划分网格、定义边界类型和区域类型的步骤完成GAMBIT划分网格的工作。网格划分完成后输出保存为MSH格式的网格文件。绘制结果如图2-3. 图2-3 网格