蒸汽喷射器内的传热模拟
问题描述：
该问题为一个蒸汽喷射器的内部流动和热量交换问题。左侧进入的工作蒸汽12245Pa，下侧进入的引射流体压力为1360.5Pa，右侧出口的压力为6802.5Pa。该问题中所说的压力皆为相对压力，蒸汽皆为饱和水蒸汽。喷射器的结构如图1所示。
图1 喷射器结构图
在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器，针对在喷射器内的定常流动进行求解。在求解过程忠，还会利用FLUENT的网格优化功能对网格进行优化，使所得到的解更加可信。
本例涉及到：
一、利用GAMBIT建立喷射器计算模型
（1）在CAD中画出喷射器的图形
（2）将CAD图形输出为*.sat的文件格式
（3）用GAMBIT读入上面输出的*.sat文件
（4）对各条边定义网格节点的分布，在面上创建网格
（5）定义边界内型
（6）为FLUENT5/6输出网格文件
二、利用FLUENT-2D求解器进行求解
（1）读入网格文件
（2）确定长度单位：MM
（3）确定流体材料及其物理属性
（4）确定边界类型
（5）计算初始化并设置监视器
（6）使用非耦合、隐式求解器求解
（7）利用图形显示方法观察流场与温度场
一、前处理——用CAD画出喷射器结构图并导入GAMBIT中
在CAD中按所给的尺寸画出喷射器的结构图，画完后输出为pensheqi.sat的文件（如图2所示）。
CAD中的操作：文件→输出…. 点击保存到你想保存到的文件夹中
图2 输出数据对话框
启动GAMBIT ，建立一个新的GAMBIT文件。
操作：File→NEW…
此时出现的窗口如图3所示。在ID右侧的文本框内填入：f:\文件夹名\pensheqi
点击Accept后，即建立了一个新的文件。
图3 新文件对话框图4 导入CAD图形对话框
第1步：确定求解器
选择用于进行CFD计算的求解器。
操作：Solver→FLUENT5/6
第2步：导入喷射器的结构图
操作：File→Import→ACIS…
点击Browse找到刚才从CAD中输出的pensheqi.sat
文件，选中后点击Accept即可导入所需的图形。（需再
CAD中将所画的图形创建成面域，否则无法读入）
第3步：确定边界线的内部节点分布并
创建结构化网络
1、创建各条边上的节点分布
操作：MESH→EDGE→
打开的“MESH Edges”对话框如图5所示。图5 边线网格节点设置对话框（1）点击Edges右侧的黄色区域，使其处于活动状态；
（2）Shift+鼠标左键，点击所需划分的边线；
（3）选择Interval size，并保持默认值1；
（4）在喷射器的渐缩渐扩边线上按照“疏→密→疏”划分节点，选中对话框中的Double Sided，并在下面的Ratio中填入，0.95—1.05的值，以保证节点分布是符合“疏→密→疏”的；（5）点击Apply，生成各条边上的节点分布。
注意：在导入CAD图形时，要将分界线以及里面的小渐缩渐扩管的右侧的边线去掉，否则，生成面网格时会出现错误；同时也应注意相对应的边上所划分的节点数应该是相等的，否则无法建立网格。
第4步：查看网格划分情况
操作：MESH→FACE→MESH FACE
打开“MESH FACES”对话框如图6所示。
（1）点击Face右侧的黄色区域；
（2）Shift+鼠标左键点击所需划分网格的面；
（3）其他设置不变，点击Apply。
该例中生成的是四边形网格，故可保持对话框中的默认数值不变。则生成的喷射器网格如图7所示。
图6 面网格设置对话框
图7 喷射器网格图
第5步：设置边界类型
1．关闭网格显示
（1）在打开的“Specify Display Attributes”对话框（图8）中，在Mesh项选择Off。（2）点击Apply，点击Close关闭对话框。
图8 显示属性设置对话框图9 边界类型设置对话框2．设置边界类型
操作：ZONES→SPECIFY BOUNDARY TYPES
打开的“Specify Boundary Types”对话框如图9所示。
(1)设置喷管主体左侧的入口截面为速度边界
a)在Action项选择Add
b)在Name右侧的文本框中填入边界的名称:inlet1
c)在Type下拉列表中选择PRESSURE_INLET
d)点击Entity栏Edges右侧黄色区域
e)Shift+鼠标左键，点击边界线
f)点击Apply
（2）设置喷管左下侧的入口截面为速度边界
a)在Name右侧的文本框中填入边界的名称:inlet2
b)点击Entity栏Edges右侧黄色区域
c)Shift+鼠标左键，点击边界线
d)点击Apply
(3) 创建出流边界（喷管右侧出口截面）
a)在Name右侧的文本框中填入边界的名称outlet
b)在Type下拉列表中选择PRESSURE_OUTLET;
c)点击Entity栏Edges右侧黄色区域
d)Shift+鼠标左键，点击边界线
e)点击Apply
第6步：输出网格并保存会话
1．输出网格
操作：File→Export→Mesh…
图10 输出网格文件对话框
（1）在对话框输入要输出的文件夹和文件名（如f:\gambit\pensheqi.msh）
（2）选中Export 2d Mesh
（3）点击Accept确认，完成了网格文件的输出操作。
2．保存会话GAMBT，并退出GAMBT
操作：File→Exit
在退出之前，GAMBIT将问你是否保存现有的会话，点击Yes，保存会话并退出GAMBT。
二．利用FLUENT进行混合器内流动与传热的仿真计算
第1步：与网格相关的操作
1．读入网格文件：pensheqi.mesh
操作：File→Read→Case…
打开“Select File”对话框如图11所示。
图11 文件选择对话框
（1）找到网格文件f：\gambit\pensheqi.msh；
（2）点击OK，完成输入网格文件的操作
读入网格文件的同时，会在信息反馈窗口内显示如下信息：其中包括节点数8338等，最后的Done表示读入网格成功。
图12 读入网格文件的信息反馈
2．网格检查
操作：Grid→Check
反馈窗口显示如下信息：
图13 网格检查信息反馈
3．平滑和交换的网格
操作：Grid→Smooth/Swap…（对话框如图14所示）
（1）点击Smooth/Swap Grid按钮，在点击Swap，
重复上述操作，直到FLUENT报告没有需要交换的面为止。（如图15所示）（2）点击Close按钮关闭对话框。
图14 平滑与交换网格对话框 图15 信息反馈 4． 确定长度的单位
操作：Grid →Scale… 打开“Scale Grid”对话框如图16所示。
图16 长度单位设置对话框
（1） 在单位转换栏（Units Conversion ）中的（Grid Was Created In ）网格长度单位右侧下
拉列表中选择mm
（2） 点击Change Length Units ，此时，在Domain Extents 栏中给出区域范围和度量单位。 （3） 点击Scale
（4） 点击Close 关闭对话框 5． 显示网格
操作：Display →Grid… 打开“Grid Display”对话框如图17所示。 （1）在Surfaces 项中选择所有的表面。
（2）点击Display 按纽，则显示的网格如图18所示
图17 显示网格对话框
图18 喷射器网格图
第2步：建立求解模型
1．保持Solver求解器）默认设置不变化。
操作：Define→Models→Solver... （如图19所示）
图19 求解器设置对话框图20 湍流模型选择对话框
κ?湍流模型
2．设置标准的ε
操作：Define→Models→Viscous...
打开Viscous Model对话框如图20所示。
（1）选择k-epsilon，则打开“ Viscous Model”设置对话框如图21所示；
（2）保留默认的值
图21 湍流模型设置对话框
3．选择能量的方程
操作：Define→Models→Energy...
打开Energy对话框如图2-1-22所示
（1）点击Energy Equation右侧按纽；
（2）点击OK 图22 能量方程设置对话框
第3步：设置流体的物理属性
1、创建新流体，取名为Vapor
操作：Define→Materials...打开Materials对话框
（1）点击Database，在Fluid Materials 中选择Water-Vapor，点击Copy、Close；
（2）在Materials对话框中的Fluid Materials下选择Water-Vapor，保持默认值不变；（如图23所示）
（3）点击Change/Create
（4）在弹出的对话框内，点击NO，
2．点击Close关闭流体属性设置对话框
图23 流体材料设置对话框
第4步：设置边界条件
操作：Define → Boundary Conditions…打开“Boundary Conditions”对话框如图24所示。
图24 边界选择对话框图25 流体材料选择对话框
1.设置流体
(1)在Zone栏内选择fluid; 其类型在右边Type栏内为fluid;
(2)点击Set…打开“Fluid”设置对话框如图25所示;
(3)在Material Name下拉列表中选择water-vapor;
(4)点击OK, 关闭材料选择对话框.
2.设置蒸汽入口压力边界条件
(1)在Zone栏内选择inlet1, 则在右边Type 栏内显示其类型Pressure_inlet. 点击Set… , 则
打开速度边界设置对话框.
(2)在速度边界对话框中所需输入的数据如图26所示。
(3)点击OK 关闭inlet1设置对话框.
图26 速度边界设置对话框
3.用同样的方法对inlet2进行设置
Supersonic/Initial Gauss Pressure: 2680m/s；Total Temperature: 373.5K；Turb.Kinetic Energy：2；其他与inlet1相同.
4.为出流口设置边界条件
在Zone栏内点击outlet, 再点击Set…, 打开“Pressure Outlet” 对话框,所需输入的数据如图27所示
图27 出口边界条件设置对话框
第5步：求解
1.流场初始化
操作：Solver → Initialize →Initialize…打开“Solution Initialization”对话框如图28所示。
图28 流场初始化对话框
(1) 在Compute from列表中选择inlet2，则表中数据与边界inlet2相同；
(2) 鉴于初始化仅是对内部流动的一个猜测值，可以对其数值进行更改，其结果影响到迭代计算的收敛速度；
(3)点击Init，再点击Close 关闭初始化对话框。
注意：若想查看inlet2 对应的是哪个边界，可打开网格显示窗口，右击边界，即可在信息反馈窗口内显示其边界的名称及数据。
操作：Display → Grid… ; 点击Display.
2.设置监视器窗口，监测特殊截面上物理量的变化
在出口处，所关心的是温度、速度是否达到稳定值，为此，FLUENT可以设置监视器，对所关心的截面和物理量进行监测。
操作：Solver → Monitors → Surface…
打开“Surface Monitors”（表面监视器）设置对话框如图29所示。
图29 表面监视器设置对话框
(1)将Surface Monitors 右侧的书目增加到1；
(2)选择Plot（若同时选择Write ，还可将结果写入文件）；
(3)点击Monitor-1 最右边Define…按钮。（如对话框30所示）
图30 表面监视器定义对话框
(4)在Report of 项选择Temperature…和Static Temperature;
(5)在Surfaces项选择监测表面为outlet;
(6)在Report Type下拉列表中选择Area-Weighted Average（面积平均）；
(7)点击OK;
(8)点击“Surface Monitors”对话框中的OK.
3、定义残差限
操作：solve→monitors→Residual…中定义残差限
残差限的具体设置如下：Continuity 1e-04; x-velocity 1e-05; y-velocity 1e-05; energy 1e-06; k 1e-04; e psilon 1e-04 ，具体见图31
图31 残差限定义对话框
4、设定初始压力
操作：Define→Operating Condition
将初始压力设定为101325Pa，其他的保持默认。如图32所示。
图32 初始压力定义对话框
5、保存case 文件(mixer.cas)
操作：File → Write → Case…
输入文件名pensheqi.cas，并点击OK。
6、开始进行800次迭代计算
操作：solve→Iterate……
（1）在打开的对话框（如下图33所示），在Number of Iterations（迭代次数）栏中输入800；
图33 迭代参数设置对话框
（2）点击Iterate开始计算。
进行800次迭代后，出口截面上平均温度与平均速度监视器窗口显示曲线如下图所示。
图34 出口平均温度变化曲线
由迭代计算的过程显示可知，迭代到785次后，出口截面上的平均温度已经基本达到稳定状态。为了更加细致的观察起变化，还应对Y轴进行放大显示。
7、在进行200次迭代计算
（1）打开图2-1-32表面监视器定义对话框，点击Axes按钮。出现对话框如图35所示；（2）在Axis项选择Y轴，Option项不选择Auto Range；
（3）在Range项，Minimum=391，Maxmum=401；
（4）点击Apply；点击Close关闭对话框；
（5）在“Iterate”会话框中输入200，点击Iterate，继续进行200次迭代计算。
图35 轴向曲线放大设置框
在进行了200次迭代计算后，监视器的曲线图36如下所示。由图可以看出，出口处的平均温度已经达到稳定状态。出口平均温度为395.5K。
图36 监视器曲线
8、保存data文件（pensheqi.dat）
操作：File→Write→data… 在data file一栏中填入：f:\example\pensheqi.dat。点击OK。
第6步：显示计算结果
1、利用不同的颜色显示速度分布
操作：Display →Contours…打开“Contours”设置对话框如图37所示。
图37
（1）在Contours of栏下选择Velocity…（速度）和Velocity Magnitude（速度大小）；（2）在Options下选择Filled（填充方式）；
（3）点击Compute（计算）；
（4）点击Display。则将显示如图38所示图片。
图38 速度分布图
（1）在分布图对话框中的Contours of下拉列表中选择Temperature…和Static Temperature；（2）点击Compute；
（3）点击Display。温度分布图如图39所示；若在Options下不选择Filled，则显示温度等值曲线图40。
图39 温度分布图
图40 温度等值曲线图
FLUENT中的求解器、算法和离散方法 作为一个非科班出身的CFD工程师，一开始常常被CFD软件里各种概念搞的晕头转向。最近终于静下心来看了看CFD理论的书，理清了一些概念。就此写一遍博文，顺便整理一下所学内容。 I 求解器： FLUENT中求解器的选择在如下图所示界面中设置： FLUENT中的求解器主要是按照是否联立求解各控制方程来区分的，详见下图：
II 算法： 算法是求解时的策略，即按照什么样的方式和步骤进行求解。FLUENT中算法的选择在如下图所示的界面中设置：
这里简单介绍一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和适用范围。 SIMPLE算法：基本思想如前面讲求解器的那张图中解释分离式求解器的例子所示的一样，这里再贴一遍： 1.假设初始压力场分布。 2.利用压力场求解动量方程，得到速度场。 3.利用速度场求解连续性方程，使压力场得到修正。 4.根据需要，求解湍流方程及其他方程 5.判断但前计算是否收敛。若不收敛，返回第二步。 简单说来，SIMPLE算法就是分两步走：第一步预测，第二步修正，即预测－修正。 SIMPLC算法：是对SIMPLE算法的一种改进，其计算步骤与SIMPLE算法相同，只是压力修正项中的一些系数不同，可以加快迭代过程的收敛。 PISO算法：比SIMPLE算法增加了一个修正步，即分三步：第一步预测，第二步修正得到一个修正的场分布，第三步在第二步基础上在进行一侧修正。即预测－修正－修正。PISO算法在求解瞬态问题时有明显优势。对于稳态问题可能SIMPLE 或SIMPLEC更合适。 如果你实在不知道该如何选择，就保持FLUENT的默认选项好了。因为默认选项可以很好解决70％以上的问题，而且对于大部分出了问题的计算来说，也很少是因为算法选择不恰当所致。 III 离散方法： 离散方法是指按照什么样的方式将控制方程在网格节点离散，即将偏微分格式的控制方程转化为各节点上的代数方程组。FLUENT中离散方法的选择在如下图所示的界面中设置：
FLUENT传热模拟参考资料整理
1、在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量？及其在做网格时大致注意到哪些细节？ 判断网格质量的方面有： Area单元面积，适用于2D单元，较为基本的单元质量特征。 Aspect Ratio长宽比，不同的网格单元有不同的计算方法，等于1是最好的单元，如正三角形，正四边形，正四面体，正六面体等；一般情况下不要超过5：1. Diagonal Ratio对角线之比，仅适用于四边形和六面体单元，默认是大于或等于1的，该值越高，说明单元越不规则，最好等于1，也就是正四边形或正六面体。 Edge Ratio长边与最短边长度之比，大于或等于1，最好等于1，解释同上。 EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。最好是要控制在0到0.4之间。 EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。2D 质量好的单元该值最好在0.1以内，3D单元在0.4以内。 MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。 Size Change相邻单元大小之比，仅适用于3D单元，最好控制在2以内。 Stretch伸展度。通过单元的对角线长度与边长计算出来的，仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。 Taper锥度。仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。 Volume单元体积，仅适用于3D单元，划分网格时应避免出现负体积。 Warpage翘曲。仅适用于四边形和六面体单元，在0到1之间，0为质量最好，1为质量最差。 以上只是针对Gambit帮助文件的简单归纳，不同的软件有不同的评价单元质量的指标，使用时最好仔细阅读帮助文件。 另外，在Fluent中的窗口键入：grid quality 然后回车，Fluent能检查网格的质量，主要有以下三个指标： 1.Maxium cell squish: 如果该值等于1，表示得到了很坏的单元； 2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间，0表示最好，1表示最坏；
fluent技术基础与应用实例 4.2.2 fluent数值模拟步骤简介 主要步骤： 1、根据实际问题选择2D或3Dfluent求解器从而进行数值模拟。 2、导入网格（File→Read→Case,然后选择有gambit导出的.msh文件） 3、检查网格（Grid→Check）。如果网格最小体积为负值，就要重新 进行网格划分。 4、选择计算模型。 5、确定流体物理性质（Define→Material）。 6、定义操作环境（Define→operating condition） 7、制定边界条件（Define→Boundary Conditions） 8、求解方法的设置及其控制。 9、流场初始化（Solve→Initialize） 10、迭代求解（Solve→Iterate） 11、检查结果。 12、保存结果，后处理等。 具体操作步骤： 1、fluent2d或3d求解器的选择。 2、网格的相关操作 （1）、读入网格文件 （2）、检查网格文件 文件读入后，一定要对网格进行检查。上述的操作可以得到网格信息，从中看出几何区域的大小。另外从minimum volume 可以知道最小网格的体积，若是它的值大于零，网格可以用于计算，否则就要重新划 分网格。 （3）、设置计算区域 在gambit中画出的图形是没有单位的，它是一个纯数量的模型。故 在进行实际计算的时候，要根据实际将模型放大或缩小。方法是改变fluent总求解器的单位。 （4）、显示网格。 Display→Grid 3、选择计算模型
（1）、基本求解器的定义 Define→Models→Solver Fluent中提供了三种求解方法： ·非耦合求解 segregated ·耦合隐式求解 coupled implicit ·耦合显示求解 coupled explicit 非耦合求解方法主要用于不可压缩流体或者压缩性不强的流体。 耦合求解方法用在高速可压缩流体 fluent默认设置是非耦合求解方法，但对于高速可压缩流动，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集，建 议采用耦合隐式求解方法。耦合能量和动量方程，可以较快的得到收敛值。耦合隐式求解的短板：运行所需要的存比较大。若果必须要耦合求解而机器存不够用，可以考虑采用耦合显示求解方法。盖求解方法也耦合了动量，能量和组分方程，但是存却比隐式求解方法要小。 需要指出的是，非耦合求解器的一些模型在耦合求解器里并不一定都有。耦合求解器里没有的模型包括：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和周期性换热模型。 %%%有点重复，但是可以看看加深理解 Fluent提供三种不同的求解方法；分离解、隐式耦合解、显示耦合解。分理解和耦合解的主要区别在于：连续方程、动量方程、能量方程和 组分方程解的步骤不同。 分离解按照顺序解，耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程。隐式解和显示解的区别在于线性耦合方程的方式不同。 Fluent默认使用分离求解器，但是对于高速可压流动，强体积力导致 的强烈耦合流动（流体流动耦合流体换热耦合流体的混合，三者相互耦合的过程—文档整理者注）（浮力或者旋转力），或者在非常精细的网格上的流动，需要考虑隐式解。这一解法耦合了流动和能量方程， 收敛很快。%%% （2）、其他求解器的选择 在实际问题中，除了要计算流场，有时还要计算温度场或者浓度场等，因此还需要其他的模型。主要的模型有： Multiphase（多相流动）viscous（层流或湍流）energy（是否考虑传热）species（反应及其传热相关） （3）操作环境的设置 Define→operation→condition
利用FLUENT 3D求解器求解 一、在FLUENT中读入网格文件，检查网格并定义长度单位 1、启动FLUENT，进入3D模式 操作：开始→程序→FLUENT→3d→Run，进入FLUENT。 2、读入网格文件 操作：File→Read→Case，选择在Gambit中绘制的网格文件.msh文件，点击OK完成数据读入。 3、调整网格尺寸比例 操作：Grid→Scale 打开“Scale Grid”对话框 （1）在Units Conversion 下的Grid Was Created In 右侧列表中选择合适的单位如：cm （在gambit中一般是以m为单位，要转化成fluent对应的单位cm）； （2）点击Change length Units: 此时左侧的Scale Factors下的X，Y，Z项都变为0.01。 （3）点击下边的Scale按钮：此时，Domain Extents下的单位由m变成cm；并给出区域的范围； （4）点击Close关闭对话框。 4、检查网格 操作：Grid→Check Fluent会对网格进行各种检查并在信息反馈窗口显示检查过程和结果，其中要注意保持最小体积为正值。 5、显示网格 操作：Display→Grid 打开网格显示对话框后，点击Display。 注意：用鼠标右键点击边界线，则在信息反馈窗口内将显示此边界的类型等信息。也可用此方法检查任何内部节点和网格线的信息。 二、创建计算模型 1、设置求解器 操作：Define→Models→Solver （1）在Solver项选择Segregated； （2）在Formulation项选择Implicit； （3）在Space项选择3D； （4）在Time项选择Unsteady； （5）Velocity Formulation，Unsteady Formulation保持默认值； （6）点击OK。 2、定义多相流模型 操作：Define→Models→Multiphase （1）在Model项选择Volume of Fluid； （2）在Number of Phase下选2； （3）在VOF Scheme项选择Geo-Reconstruct，Courant Number保持默认值； （fluent6.3.26里边VOF Scheme选expicity。） 在Body Force Formulation项选择Implicit Body Force； （4）点击OK。 3 、设置标准的k﹣ε湍流模型 操作：Define→Models→Viscous
FLUENT中求解方法的区别与选择 2012-02-11 12:08:37| 分类：数值模拟|字号订阅 1．非耦合求解( Segregated );2．耦合隐式求解( Coupled Implicit );3．耦合显式求 解( Coupled Explicit ) 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。 隐式( Implicit )：对于给定变量，单元内的未知值用邻近单元的已知和未知值计算得出。因此，每一个未知值会在不止一个方程中出现，这些方程必须同时解来给出未知量。 显式( Explicit )：对于给定变量，每一个单元内的未知量用只包含已知量的关系式计算得到。因此未知量只在一个方程中出现，而且每一个单元内的未知量的方程只需解一次就可以给出未知量的值。 一阶迎风格式( First Order Upwind )：当需要一阶精度时，我们假定描述单元内变量平均值的单元中心变量就是整个单元内各个变量的值，而且单元表面的量等于单元内的量。因此，当选择一阶迎风格式时，表面值被设定等于迎风单元的单元中心值。 二阶迎风格式( Second Order Upwind )：当需要二阶精度时，使用多维线性重建方法来计算单元表面处的值。在这种方法中，通过单元中心解在单元中心处的泰勒展开来实现单元表面的二阶精度值。因此，当使用二阶迎风格式时，用下面的方程来计算表面值； QUICK格式：对于四边形和六面体网格，我们可以确定它们唯一的上游和下游表面以及单元。FLUENT还提供了计算对流变量在表面处高阶值的QUICK格式。QUICK类型的格式是通过变量的二阶迎风与中心插值加上适当的权因子得到的； 亚松驰( Under-Relaxation )：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f的变化量。亚松驰最简单的形式为：单元内变量f等于原来的值f_old加上亚松驰因子a与f变化的积. SIMPLE：SIMPLE算法使用压力和速度之间的相互校正关系来强制质量守恒并获取压力场。
Fluent经典问题及解答 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？(#61) 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。（13楼） 3 在数值模拟过程中，离散化的目的是什么？如何对计算区域进行离散化？离散化时通常使用哪些网格？如何对控制方程进行离散？离散化常用的方法有哪些？它们有什么不同？（#80） 4 常见离散格式的性能的对比（稳定性、精度和经济性）(#62) 5 在利用有限体积法建立离散方程时，必须遵守哪几个基本原则？（#81） 6 流场数值计算的目的是什么？主要方法有哪些？其基本思路是什么？各自的适用范围是什么？(#130) 7 可压缩流动和不可压缩流动，在数值解法上各有何特点？为何不可压缩流动在求解时反而比可压缩流动有更多的困难？（#55） 8 什么叫边界条件？有何物理意义？它与初始条件有什么关系？（#56） 9 在一个物理问题的多个边界上，如何协调各边界上的不同边界条件？在边界条件的组合问题上，有什么原则？ 10 在数值计算中，偏微分方程的双曲型方程、椭圆型方程、抛物型方程有什么区别？（#143） 11 在网格生成技术中，什么叫贴体坐标系？什么叫网格独立解？（#35） 12 在GAMBIT的foreground和background中，真实体和虚实体、实操作和虚操作四个之间是什么关系？ 13 在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量？及其在做网格时大致注意到哪些细节？（#38） 14 画网格时，网格类型和网格方法如何配合使用？各种方法有什么样的应用范围及做网格时需注意的问题？(#169) 15 对于自己的模型，大多数人有这样的想法：我的模型如何来画网格？用什么样的方法最简单？这样做网格到底对不对？(#154) 16 在两个面的交界线上如果出现网格间距不同的情况时，即两块网格不连续时，怎么样克服这种情况呢？（#40） 17 依据实体在GAMBIT建模之前简化时，必须遵循哪几个原则？(#170) 18 在设置GAMBIT边界层类型时需要注意的几个问题：a、没有定义的边界线如何处理？b、计算域内的内部边界如何处理（2D）？（#128） 19 为何在划分网格后，还要指定边界类型和区域类型？常用的边界类型和区域类型有哪些？（#127） 20 何为流体区域（fluid zone）和固体区域（solid zone）？为什么要使用区域的概念？FLUENT是怎样使用区域的？(#41) 21 如何监视FLUENT的计算结果？如何判断计算是否收敛？在FLUENT中收敛准则是如何定义的？分析计算收敛性的各控制参数，并说明如何选择和设置这些参数？解决不收敛问题通常的几个解决方法是什么？（9楼） 22 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？（7楼）
一、基本设置 1．Double Precision的选择 启动设置如图，这里着重说说Double Precision（双精度）复选框，对于大多数情况，单精度求解器已能很好的满足精度要求，且计算量小，这里我们选择单精度。然而对于以下一些特定的问题，使用双精度求解器可能更有利[1]。 a.几何特征包含某些极端的尺度（如非常长且窄的管道），单精度求解器可能不能足够精确地表达各尺度方向的节点信息。 b.如果几何模型包含多个通过小直径管道相互连接的体，而某一个区域的压力特别大（因为用户只能设定一个总体的参考压力位置），此时，双精度求解器可能更能体现压差带来的流动（如渐缩渐扩管的无粘与可压缩流动模拟）。 c.对于某些高导热系数比或高宽纵比的网格，使用单精度求解器可能会遇到收敛性不佳或精确度不足不足的问题，此时，使用双精度求解器可能会有所帮助。 [1] 李鹏飞,徐敏义,王飞飞.精通CFD工程仿真与案例实战：FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot[M]. 北京,人民邮电出版社,2011:114-116
2．网格光顺化 用光滑和交换的方式改善网格：通过Mesh下的Smooth/Swap来实现，可用来提高网格质量，一般用于三角形或四边形网格，不过质量提高的效果一般般，影响较小，网格质量的提高主要还是在网格生成软件里面实现，所以这里不再用光滑和交换的方式改善网格，其原理可参考《FLUENT全攻略》（已下载）。 3．Pressure-based与Density-based 求解器设置如图。下面说一说Pressure-based和Density-based 的区别： Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和Coupled Solver，其实也是Pressure-Based Solver的两种处理方法；
求解器的使用 FLUENT提供了三种不同的求解器 Segregated，coupled implicit，coupled explicit（显式格式主要用于激波等波动解的捕捉问题） 传统上，分离解法（segregated）主要用于不可压缩以及适度压缩的流动中。相反，耦合算法是为高速可压流体设计的。 默认情况下，fluent使用分离求解器。对于高速可压流体，与很强的体积力高度耦合的流动，或者是在非常精确的网格上求解流动情况，可以考虑使用耦合隐式算法代替。 对于需要使用耦合隐式算法（coupled implicit）的case，如果电脑没有足够的内存，可以使用分离解法（segregated）或者耦合显式算法（coupled explicit）代替。（显示算法节约内存，但是需要更多的计算步数达到收敛。） 选择离散格式 1.一阶迎风格式v.s. 二阶迎风格式 当流动与网格匹配（校准）时，一阶迎风格式是可以接受的。对于三角形和四面体网格，由于流动不会与网格匹配，通常使用二阶离散格式会得到更准确的结果。对于四边形/六面体网格，使用二阶离散格式会取得更好的结果，尤其是复杂的流动情况。对于大多数情况，可以在计算初始，使用二阶的离散格式。然而在一些情况下，可以开始使用一阶的离散格式然后在一些计算之后转变为二阶格式。例如，如果正在运行一个高马赫数的流动计算，这个的初始解与期望的解相差很大，最终，如果二阶离散格式很难收敛，应该尝试使用一阶离散格式。 2.Quick格式v.s. Upwind（Quick格式适用于网络结构，流动方向与网格一致，对于非结 构网格推荐使用二阶迎风） 对于在四边形或者六面体网格中的旋转或者回旋流，Quick离散格相比于二阶离散格式可以提供更准确的结果。对于存在震动的可压缩流动（网格为四边形，六面体或者混合网格），推荐对所有的变量使用Quick离散格式，包括密度。 3.中心差分格式v.s. 迎风格式 当使用LES湍流模型时，是可以使用中心差分格式的，并且只有当网格间距足够好，以至于局部的Peclet数的大小小于1时才可以使用。 4.power法则（power law）v.s. 迎风 power法则是可以使用的，但是总体上产生与一阶格式相同的准确度 选择压力离散格式 当使用分离式求解器时（segregated），可以使用多种压力离散格式。在大多数情况下，（默认的）标准的格式是可以接受的，但是一些类型的模型会在其他格式中取得更好的结果：对于包含大的体积力的问题，推荐使用体积力重量（body-force-weighted）格式。 对于包含高的漩涡数，高瑞利数的自然对流，高速的旋转流动，包含多孔介质的流动，在高度弯曲区域中的流动，使用PRESTO!格式 对于可压流，应使用二阶格式 当其他格式并不合适时，使用二阶格式以提高准确性。 选择密度离散格式（求解一个单相可压流动） 如果计算一个含有震动的可压流动时，一阶迎风格式可以平滑震动；对于这样的流动，应该使用二阶迎风或者Quick格式
蒸汽喷射器内的传热模拟 问题描述： 该问题为一个蒸汽喷射器的内部流动和热量交换问题。左侧进入的工作蒸汽12245Pa，下侧进入的引射流体压力为1360.5Pa，右侧出口的压力为6802.5Pa。该问题中所说的压力皆为相对压力，蒸汽皆为饱和水蒸汽。喷射器的结构如图1所示。 图1 喷射器结构图 在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器，针对在喷射器内的定常流动进行求解。在求解过程忠，还会利用FLUENT的网格优化功能对网格进行优化，使所得到的解更加可信。 本例涉及到： 一、利用GAMBIT建立喷射器计算模型 （1）在CAD中画出喷射器的图形 （2）将CAD图形输出为*.sat的文件格式 （3）用GAMBIT读入上面输出的*.sat文件 （4）对各条边定义网格节点的分布，在面上创建网格 （5）定义边界内型 （6）为FLUENT5/6输出网格文件 二、利用FLUENT-2D求解器进行求解 （1）读入网格文件 （2）确定长度单位：MM （3）确定流体材料及其物理属性 （4）确定边界类型 （5）计算初始化并设置监视器 （6）使用非耦合、隐式求解器求解 （7）利用图形显示方法观察流场与温度场
一、前处理——用CAD画出喷射器结构图并导入GAMBIT中 在CAD中按所给的尺寸画出喷射器的结构图，画完后输出为pensheqi.sat的文件（如图2所示）。 CAD中的操作：文件→输出…. 点击保存到你想保存到的文件夹中 图2 输出数据对话框 启动GAMBIT ，建立一个新的GAMBIT文件。 操作：File→NEW… 此时出现的窗口如图3所示。在ID右侧的文本框内填入：f:\文件夹名\pensheqi 点击Accept后，即建立了一个新的文件。
Model slover slover:求解器 Pressuere based: 基于压力 Density based：基于密度 Formulation:算法 implicit: 隐式算法 explicit：显式算法 space：选择空间属性 2D：二维空间 Axisymmetric：轴对称空间 Axisymmetric swirl：轴对称旋转空间 3D：三维空间 time：时间 steady:稳态 unsteady:非稳态 (~~~~~~~~~~~~~~~~~) velocity formulation：速度属性 absolute：绝对速度 relative：相对速度 Gradient option:梯度选项 Green-Gauss Cell-Based：格林－高斯基于单元体－默认方法；解有伪扩散（求解域的拖尾现象）。伪扩散是指在平流扩散方程数值解中因平流项有限差分的截断误差引起的虚假扩散。这是解方程欧拉型模式所特有的。其大小与所用的有限差分格式有关，有时甚至完全掩盖方程中其他扩散项的作用。为克服伪扩散，须采取特殊的技术措施和各种不同的差分格式。 Green-Gauss Node-Based：格林－高斯基于节点－更精确；最小化伪扩散；推荐用在三角网格上。 least-quares cell based：基于单元体的最小二乘法插值。推荐用于多面体网格，与基于节点的格林-高斯格式具有相同的 精度和格式。 porous formulation：选择多孔算法 superficial velocity：表面速度算法 physical velocity：物理速度算法 Multiphase Model:多相流模型 Volume of Fluid：VOF模型 Mixture：混合模型 Eulerian：欧拉模型 Energy：能量方程
译文说明 ●本文依据FLUENT6.0的HELP文件翻译而成。事先并未征得原文版权所有者FLUENT 公司或其在中国代理人海基公司的同意。 ●本文的写作目的仅在于为在教育与科研领域从事研究工作的人员提供参考与帮助，无意 于将其用于商业目的。 ●对本文在教育与科研领域的转移、存储、复制，本文作者不提供基于任何商业目的或有 损于原文版权所有者的利益、形象等权益的帮助或便利。 ●对出于研究与教学目的人员或机构，中文翻译者愿意并尽其可能的提供帮助、商议或回 应其它形式的要求。 ●一旦原文（英文）版权所有者对中文译文的发布提出异议并明确通知译文作者，同时援 引有效、适用的法律、法规条款，译文作者愿意立刻终止其为本文的发布、传播而所做出的一切形式努力。 注：本文以ADOBE公司的PDF格式发布。如需要相应中文WORD格式文档，请发邮件到west_wing@https://www.doczj.com/doc/3211573929.html,.
11. Modeling Heat Transfer传热模拟 ?11.1 Overview of Heat Transfer Models in FLUENT FLUENT中的传热模型概述 ?11.2 Convective and Conductive Heat Transfer导热与对流换热 o11.2.1 Theory理论 o11.2.2 User Inputs for Heat Transfer有关传热的用户输入项 o11.2.3 Solution Process for Heat Transfer传热计算的求解过程 o11.2.4 Reporting and Displaying Heat Transfer Quantities传热变量的输出与显示 o11.2.5 Exporting Heat Flux Data热流数据的输出 ?11.3 Radiative Heat Transfer辐射传热 o11.3.1 Introduction to Radiative Heat Transfer辐射传热简介 o11.3.2 Choosing a Radiation Model选择辐射模型 o11.3.3 The Discrete Transfer Radiation Model (DTRM)离散传播辐射模型 o11.3.4 The P-1 Radiation Model P-1辐射模型 o11.3.5 The Rosseland Radiation Model Rosseland辐射模型 o11.3.6 The Discrete Ordinates (DO) Radiation Model离散坐标辐射模型 o11.3.7 The Surface-to-Surface (S2S) Radiation Model多表面辐射传热模型 o11.3.8 Radiation in Combusting Flows燃烧过程的辐射 o11.3.9 Overview of Using the Radiation Models辐射模型使用概览 o11.3.10 Selecting the Radiation Model辐射模型的选择 o11.3.11 Defining the Ray Tracing for the DTRM离散传播模型的跟踪射线的定义 o11.3.12 Computing or Reading the View Factors for the S2S Model表面辐射模型中角系数的计算与数据读取 o11.3.13 Defining the Angular Discretization for the DO Model DO辐射模型离散角的定义 o11.3.14 Defining Non-Gray Radiation for the DO Model离散坐标辐射模型中的非灰体辐射 o11.3.15 Defining Material Properties for Radiation有关辐射性能的材料属性定义o11.3.16 Setting Radiation Boundary Conditions辐射边界条件设定 o11.3.17 Setting Solution Parameters for Radiation辐射计算参数的设定 o11.3.18 Solving the Problem问题求解过程 o11.3.19 Reporting and Displaying Radiation Quantities辐射变量的和输出与显示 o11.3.20 Displaying Rays and Clusters for the DTRM DTRM表面束和射线显示 ?11.4 Periodic Heat Transfer周期性传热问题 o11.4.1 Overview and Limitations概述与适用范围
FLUENT求解器设置主要包括：1、压力-速度耦合方程格式选择2、对流插值3、梯度插值4、压力插值 下面对这几种设置做详细说明。 一、压力-速度耦合方程求解算法 FLUENT中主要有四种算法：SIMPLE，SIMPLEC，PISO，FSM (1)SIMPLE(semi-implicit method for pressure-linked equations)半隐式连接压力方程方法，是FLUENT的默认格式。 (2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent)。对于简单的问题收敛非常快速，不对压力进行修正，所以压力松弛因子可以设置为1 (3)Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)。对非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格适用 (4)Fractional Step Method (FSM)对非定常流的分步方法。用于NITA格式，与PISO具有相同的特性。 二、对流插值（动量方程） FLUENT有五种方法：一阶迎风格式、幂率格式、二阶迎风格式、MUSL三阶格式、QUICK格式 （1）FLUENT默认采用一阶格式。容易收敛，但精度较差，主要用于初值计算。 （2）Power Lar.幂率格式，当雷诺数低于5时，计算精度比一阶格式要高。 （3）二阶迎风格式。二阶迎风格式相对于一阶格式来说，使用更小的截断误差，适用于三角形、四面体网格或流动与网格不在同一直线上；二阶格式收敛可能比较慢。 （4）MUSL(monotone upstream-centered schemes for conservation laws).当地3阶离散格式。主要用于非结构网格，在预测二次流，漩涡，力等时更精确。 （5）QUICK（Quadratic upwind interpolation）格式。此格式用于四边形/六面体时具有三阶精度，用于杂交网格或三角形/四面体时只具有二阶精度。 三、梯度插值梯度插值主要是针对扩散项。 FLUENT有三种梯度插值方案：green-gauss cell-based，Green-gauss node-based，least-quares cell based. （1）格林-高斯基于单元体。求解方法可能会出现伪扩散。 （2）格林-高斯基于节点。求解更精确，最小化伪扩散，推荐用于三角形网格上 （3）基于单元体的最小二乘法插值。推荐用于多面体网格，与基于节点的格林-高斯格式具有相同的精度和格式。 四、压力插值压力基分离求解器主要有五种压力插值算法。 （1）标准格式（Standard)。为FLUENT缺省格式，对大表妹边界层附近的曲线发现压力梯度流动求解精度会降低（但不能用于流动中压力急剧变化的地方——此时应该使用PRESTO!格式代替） （2）PRESTO!主要用于高旋流，压力急剧变化流（如多孔介质、风扇模型等），或剧烈弯曲的区域。 （3）Linear（线性格式）。当其他选项导致收敛困难或出现非物理解时使用此格式。 （4）second order（二阶格式）。用于可压缩流动，不能用于多孔介质、阶跃、风扇、VOF/MIXTURE多相流。 （5）Body Force Weighted体积力。当体积力很大时，如高雷诺数自然对流或高回旋流动中采用此格式。
Tutorial:Modeling Flow-Induced(Aeroacoustic)Noise Problems Using FLUENT Introduction This tutorial demonstrates how to model2D turbulent?ow across a circular cylinder using large eddy simulation(LES)and compute?ow-induced(aeroacoustic)noise using FLUENT’s acoustics model. You will learn how to: ?Perform a2D large eddy simulation. ?Set parameters for an aeroacoustic calculation. ?Save acoustic source data for an acoustic calculation. ?Postprocess aeroacoustic results. Prerequisites This tutorial assumes that you are familiar with the FLUENT interface and that you have a good understanding of basic setup and solution procedures.Some steps will not be shown explicitly. In this tutorial you will use the acoustics model.If you have not used this feature before,?rst read Chapter21,Predicting Aerodynamically Generated Noise,of the FLUENT6.2 User’s Guide
FLUENT求解器介绍 作者：Simwe 来源：发布时间：2011-07-25 Segregated Solver 该算法源于经典的SIMPLE算法。其适用范围为不可压缩流动和中等可压缩流动。这种算法不对Navier-Stokes方程联立求解，而是对动量方程进行压力修正。该算法是一种很成熟的算法，在应用上经过了很广泛的验证。这种方法拥有多种燃烧、化学反应及辐射、多相流模型与其配合，适用于汽车领域的CFD 模拟。 Coupled Explicit Solver 这种算法由Fluent公司与NASA联合开发，主要用来求解可压缩流动。该方法与SIMPLE算法不同，而是对整个Navier-Stokes方程组进行联立求解，空间离散采用通量差分分裂格式，时间离散采用多步Runge-Kutta格式，并采用了多重网格加速收敛技术。对于稳态计算，还采用了当地时间步长和隐式残差光顺技术。该算法稳定性好，内存占用小，应用极为广泛。 Coupled Implicit Solver 该算法是其它所有商用CFD软件都不具备的。该算法也对Navier-Stokes方程组进行联立求解，由于采用隐式格式，因而计算精度与收敛性要优于Coupled Explicit方法，但却占用较多的内存。该算法另一个突出的优点是可以求解全速度范围，即求解范围从低速流动到高速流动。 FLUENT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低马赫数压缩性流体的流动。耦合求解方法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，或需要考虑体积力(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求解能量和动量方程，可较快地得到收敛解。缺点是需要的内存比较大(是非耦合求解迭代时间的1.5-2.0倍)。如果必须要耦合求解，但机器内存不够时，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小。缺点是收敛时间比较长
求解参数设置（Solution Methods/Solution Controls）： 在设置完计算模型和边界条件后，即可开始求解计算了，因为常会出现求解不收敛或者收敛速度很慢的情况，所以就要根据具体的模型制定具体的求解策略，主要通过修改求解参数来完成。在求解参数中主要设置求解的控制方程、选择压力速度耦合方法、松弛因子、离散格式等。 在VOF模型中，PISO比较适合于不复杂的流体，SIMPLE和SIMPLEC适合于可压缩的流体或者处于封闭域中的流体。 ? 求解的控制方程: 在求解参数设置中，可以选择所需要求解的 控制方程。可选择的方程包括Flow(流动方程)、 Turbulence(湍流方程)、Energy(能量方程)、 V olume Fraction(体积分数方程)等。在求解过程 中，有时为了得到收敛的解，先关闭一些方程， 等一些简单的方程收敛后，再开启复杂的方程 一起计算。 ? 选择压力速度耦合方法: 在基于压力求解器中，FLUENT提供了压力 速度耦合的4种方法，即SIMPLE、 SIMPLEC(SIMPLE．Consistent)、PISO以及 Coupled。定常状态计算一般使用SIMPLE或者 SIMPLEC方法，对于过渡计算推荐使用PISO 方法。PISO方法还可以用于高度倾斜网格的定 常状态计算和过渡计算。需要注意的是压力速 度耦合只用于分离求解器，在耦合求解器中不 可以使用。 在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC算法，默认是SIMPLE算法，但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弛迭代时。 对于相对简单的问题(如没有附加模型激活的层流流动)，其收敛性可以被压力速度耦合所限制，用户通常可以使用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC算法中，压力校正亚松弛因子通常设为1.0，它有助于收敛，但是，在有些问题中，将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致流动不稳定，对于这种情况，则需要使用更为保守的亚松弛或者使用SIMPLE 算法。对于包含湍流或附加物理模型的复杂流动，只要用压力速度耦合做限制，SIMPLEC 就会提高收敛性，它通常是一种限制收敛性的附加模拟参数，在这种情况下，SIMPLE和SIMPLEC会给出相似的收敛速度。 对于所有的过渡流动计算，推荐使用PISO算法邻近校正。它允许用户使用大的时间步，而且对于动量和压力都可以使用亚松弛因子1.0。对于定常状态问题，具有邻近校正的PISO 并不会比具有较好的亚松弛因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。 当使用PISO邻近校正时，对所有方程都推荐使用亚松弛因子为1.0或者接近1.0。如果只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正，则要设定动量和压力的亚松弛因子之和为1.0(例如，压力亚松弛因子0.3，动量亚松弛因子0.7)。
压力基求解器 在压力基求解器中，控制方程是依次求解的。压力基求解器是从原来的分离式求解器发展来的，按顺序仪次求解动量方程、压力修正方程、能量方程和组分方程及其他标量方程，如湍流方程等，和之前不同的是，压力基求解器还增加了耦合算法，可以自由在分离求解和耦合求解之间转换，需要注意的是，在压力基求解器中提供的几个物理模型，在密度基求解器中是没有的。这些物理模型包括：流体体积模型(VOF)，多项混合模型，欧拉混合模型，PDF燃烧模型，预混合燃烧模型，部分预混合燃烧模型，烟灰和NOx模型，Rosseland辐射模型，熔化和凝固等相变模型，指定质量流量的周期流动模型，周期性热传导模型和壳传导模型等。 与密度基求解器的区别： 区别1：压力基求解器主要用于低速不可压缩流动的求解，而密度基求解器则主要针对高速可压缩流动而设计，但是现在两种方法都已经拓展成为可以求解很大流动速度范围的求解方法。两种求解方法的共同点是都使用有限容积的离散方法，但线性化和求解离散方程的方法不同。 区别2：密度基求解器从原来的耦合求解器发展来的，同时求解连续性方程、动量方程、能量方程和组分方程。然后依次再求解标量方程。（注：密度基求解器不求解压力修正方程，因为其压力是由状态方程得出的）。密度基求解器收敛速度快，需要内存和计算量比压力基求解器要大！ 特点： 适用于压力基但不适用于密度基的模型： （1）空化模型 （2） VOF模型 （3） Mixture多相流模型 （4） Eulerian多相流模型 （5）非预混燃烧模型 （6）预混燃烧模型 （7）部分预混燃烧模型 （8）组合PDF传输模型 密度基求解器(Coupled Sover）是同时fluent求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组，然后逐一地求解湍流标量方程。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过多轮迭代: 1)根据当前的解的结果，更新所有流动变量。如果计算刚刚开始，则用初始值来更新。 2)同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组（后两
一两端带法兰弯管置于大空间内，管外壁与空气发生自然对流换热；内通烟气并与管内壁发生强制对流换热。结构和尺寸及其它条件如图。计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。 所需的边界条件采用对流换热实验关联式计算。 要求在发动机数值仿真实验室的计算机上完成建立几何模型、生成计算网格、建立计算模型、提交求解、和结果后处理等步骤，并分别撰写计算任务的报告，计算报告用计算机打印。 计算报告包括以下与计算任务相关的项目和内容： (1)...............................传热过程简要描述包括传热方式、流动类型等； (2)计算方案分析包括所求解的控制方程及其简化、边界条件及其确定方法和主要计算过程； (3)计算网格简报包括网格划分方案、单元拓扑、单元和节点数量、网格质量等； (4)计算模型描述包括流体物性、边界条件、湍流模型、辐射模型及近壁处理等； (5)求解过程简报包括求解方法、离散格式、迭代过程监控、收敛准则等； (6)...............................................计算结果及分析给出下列图表和数据： w纵剖面和中间弯管45°方向横剖面上的温度、温度梯度、速度分布图，以
及法兰和中间弯管处的局部放大图。 w管内壁面上的温度、热流密度和表面传热系数分布，包括三维分布和沿管长度方向上的分布。w..................................................................................................总热流量。w由2种数值计算方法求得管内外烟气和空气之间换热的平均传热系数和烟气出口温度，并与工程算法得到的数值对比。