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fluent UDF-Ch9

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第九章自定义标量及其用法

本章扼要介绍了FLUENT中用户自定义标量及它们的用法。

?9.1 介绍

?9.2 理论

?9.3 UDS的定义,求解,后处理

9.1 介绍

FLUENT可以用求解诸如质量组分之类标量方程的相同方法来求解任意的用户自定义标量 (UDS)。在某些类型的应用中,如燃烧模拟或是等离子增强表面反应(plasma-enhanced surface reaction)的模拟中,还需引入新的标量输运方程。用户自定义标量可被用于磁流体动力(MHD)模拟中。在MHD中,导电流体(conducting fluid)的流体将会产生磁场,此磁场可以用户自定义标量来求解。磁场造成的对流体的阻尼(a resistance to the flow),可用用户自定义的源项来模拟。书中4.3.12和4.3.13介绍了用 UDFs来定义标量输运方程的例子。 to customize scalar transport equations.

9.2 理论

对于一个任意的标量,FLUENT可求解方程

(9.2.1)

此处和是用户为N个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。对于稳态的情况,根据计算对流通量的方法的不同,FLUENT可求解以下的三种方程之一:

?如果对流通量不用计算,则FLUENT可解方程

(9.2.2)

此处和是用户为N个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。

?如果以质量流率来计算对流通量,FLUENT可解方程

(9.2.3)

?如果选择一个用户自定义函数来计算对流通量,FLUENT可解方程

(9.2.4)

此处是用户定义的流率。

!!在FLUENT中,用户自定义函数只可在流体区域内求解,而不能在固体区域内求解。

9.3 UDS的定义,求解,后处理

定义,求解,后处理用户自定义标量的步骤概括如下。注意UDFs 在多相流体和单项流体中应用的重要不同在于,如果是单相的情况(an individual phase),用户需要提供用户自定义的标量通量函数。这是因为缺省的用户自定义标量通量函数是在混合物区域(the mixture domain)上定义的,如果用户在单相流体中使用它将会导致质量不平衡。用户需要确保自定义的通量函数UDF 可提供给求解器适当的各相值(phase values)。应用于用户自定义标量(UDS)的DEFINE 宏见4.3.12和4.3.13 。

1. 在User-Defined Scalars panel (Figure9.3.1)中选择标量数目

Define User-Defined Scalars...

!!用户自定义的标量输运方程数目最大为50。

Figure 9.3.1: The User-Defined Scalars Panel

2. 选项Flux Function有none, mass flow rate, 或a user-defined function。用户自定义标量通量函数(User-defined scalar flux functions)用DEFINE_UDS_FLUX宏(见4.

3.12)来定义。所有已被定义的用户自

定义函数将会出现在Flux Function列表中。通量函数决定了对流通量怎样计算,以及FLUENT求解哪一类的UDS方程。选择none, mass flow rate, 或是用户自定义函数将会使FLUENT分别求解方程9.2-2,9.2-3或9.2-4。

!!用户选定Flux Function将适用于所有UDS的Flux

Function。如果用户有多个UDS的 Flux Function,所有对流

通量的计算将以同一方式进行。如果用户选择的是用户自定义

函数,计算将包括所有的UDS的通量函数。

3. 选定Unsteady Function为none, default,或是用户自定义函数(所有已被定义的用户自定义函数将会出现在Unsteady Function列表中) 。选择none为稳定状态的求解,如果用户需要求解方程中的时间项9.2-1则需选择default, 选择user-defined则可使用户定义的UDF调用DEFINE_UDS_UNSTEADY宏。详情请见

4.3.13。

4. 为UDS 选定在所有壁面上,入口处,出口处的边界条件。用户可为每个标量定义一个特定值或是特定的通量。

Define Boundary Conditions...

(a) 在User Defined Scalar Boundary Condition下(如

Figure9.3.2), 在与每个标量相邻的下拉列表中选择Specified Flux或是Specified Value。

Figure 9.3.2: The Velocity Inlet Panel with Inputs for a

User-Defined Scalar

(b) 在User Defined Scalar Boundary Value中, 为每个用户自定义函数输入一个常数值或是一个用户自定义函数。如果用户选择了Specified Flux,用户输入的将是边界的通量值(例如方程9.2-2左边括号中的负项点乘,此处垂直于该边界。如果用

户选择Specified Value,用户输入的则是标量本身在边界的值。

5. 如果UDS方程中含有源项,在需激活Fluid面板里的Source Terms选项,且将此标量的源项设置为一常数值或是用户自定义函数(见Figure9.3.3)。如果用户选择源项为用户自定义函数,用户函数必须计算源项S和它的导数。

Define Boundary Conditions...

Figure 9.3.3: The Fluid Panel with Inputs for Source Terms for a

User-Defined Scalar

6. 设置方案参数(solution parameters),为每个UDS指定初始值(如

同别的标量输运方程),然后计算。

7. 使用普通的后处理工具来检查结果。在每个后处理面板中,场变量列表中都将包含User Defined Scalars...,其中包含每个UDS的值和它的扩散系数(方程9.2-1,9.2-2,9.2-3或9.2-4中的): ?Scalar-n

?Diffusion Coef. of Scalar-n

10.5 提供了一些用户自定义标量输运方程的例子。

第九章

本章扼要介绍了FLUENT中用户自定义标量及它们的用法。

?9.1 介绍

?9.2 理论

?9.3 UDS的定义,求解,后处理

9.1 介绍

FLUENT可以用求解诸如质量组分之类标量方程的相同方法来求解任意的用户自定义标量 (UDS)。在某些类型的应用中,如燃烧模拟或是等离子增强表面反应(plasma-enhanced surface reaction)的模拟中,还需引入新的标量输运方程。用户自定义标量可被用于磁流体动力(MHD)模拟中。在MHD中,导电流体(conducting fluid)的流体

将会产生磁场,此磁场可以用户自定义标量来求解。磁场造成的对流体的阻尼(a resistance to the flow),可用用户自定义的源项来模拟。书中4.3.12和4.3.13介绍了用 UDFs来定义标量输运方程的例子。 to customize scalar transport equations.

9.2 理论

对于一个任意的标量,FLUENT可求解方程

(9.2.1)

此处和是用户为N个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。对于稳态的情况,根据计算对流通量的方法的不同,FLUENT可求解以下的三种方程之一:

?如果对流通量不用计算,则FLUENT可解方程

(9.2.2)

此处和是用户为N个标量方程中的每一个方程定义的扩散系数和源项。

?如果以质量流率来计算对流通量,FLUENT可解方程

(9.2.3)

如果选择一个用户自定义函数来计算对流通量,FLUENT可解方程

(9.2.4)

此处是用户定义的流率。

!!在FLUENT中,用户自定义函数只可在流体区域内求解,而不能在固体区域内求解。

9.3 UDS的定义,求解,后处理

定义,求解,后处理用户自定义标量的步骤概括如下。注意UDFs 在多相流体和单项流体中应用的重要不同在于,如果是单相的情况(an individual phase),用户需要提供用户自定义的标量通量函数。这是因为缺省的用户自定义标量通量函数是在混合物区域(the mixture domain)上定义的,如果用户在单相流体中使用它将会导致质量不平衡。用户需要确保自定义的通量函数UDF 可提供给求解器适当的各相值(phase values)。应用于用户自定义标量(UDS)的DEFINE 宏见4.3.12和4.3.13 。

1. 在User-Defined Scalars panel (Figure9.3.1)中选择标量数目

Define User-Defined Scalars...

!!用户自定义的标量输运方程数目最大为50。

Figure 9.3.1: The User-Defined Scalars Panel

2. 选项Flux Function有none, mass flow rate, 或a user-defined function。用户自定义标量通量函数(User-defined scalar flux functions)用DEFINE_UDS_FLUX宏(见4.

3.12)来定义。所有已被定义的用户自定义函数将会出现在Flux Function列表中。通量函数决定了对流通量怎样计算,以及FLUENT求解哪一类的UDS方程。选择none, mass flow rate, 或是用户自定义函数将会使FLUENT分别求解方程9.2-2,9.2-3或9.2-4。

!!用户选定Flux Function将适用于所有UDS的Flux

Function。如果用户有多个UDS的 Flux Function,所有对流

通量的计算将以同一方式进行。如果用户选择的是用户自定义

函数,计算将包括所有的UDS的通量函数。

3. 选定Unsteady Function为none, default,或是用户自定义函数(所有已被定义的用户自定义函数将会出现在Unsteady Function列表中) 。选择none为稳定状态的求解,如果用户需要求解方程中的时

间项9.2-1则需选择default, 选择user-defined则可使用户定义的UDF调用DEFINE_UDS_UNSTEADY宏。详情请见4.3.13。

4. 为UDS 选定在所有壁面上,入口处,出口处的边界条件。用户可为每个标量定义一个特定值或是特定的通量。

Define Boundary Conditions...

(a) 在User Defined Scalar Boundary Condition下(如

Figure9.3.2), 在与每个标量相邻的下拉列表中选择Specified Flux或是Specified Value。

Figure 9.3.2: The Velocity Inlet Panel with Inputs for a

User-Defined Scalar

(b) 在User Defined Scalar Boundary Value中, 为每个用户自

定义函数输入一个常数值或是一个用户自定义函数。如果用户

选择了Specified Flux,用户输入的将是边界的通量值(例如方程

9.2-2左边括号中的负项点乘,此处垂直于该边界。如果用

户选择Specified Value,用户输入的则是标量本身在边界的值。

5. 如果UDS方程中含有源项,在需激活Fluid面板里的Source

Terms选项,且将此标量的源项设置为一常数值或是用户自定义函数(见Figure9.3.3)。如果用户选择源项为用户自定义函数,用户函数必须计算源项S和它的导数。

Define Boundary Conditions...

Figure 9.3.3: The Fluid Panel with Inputs for Source Terms for a

User-Defined Scalar

6. 设置方案参数(solution parameters),为每个UDS指定初始值(如同别的标量输运方程),然后计算。

7. 使用普通的后处理工具来检查结果。在每个后处理面板中,场变

量列表中都将包含User Defined Scalars...,其中包含每个UDS的值和它的扩散系数(方程9.2-1,9.2-2,9.2-3或9.2-4中的): ?Scalar-n

?Diffusion Coef. of Scalar-n

10.5 提供了一些用户自定义标量输运方程的例子。

fluent 软件介绍

百科名片 Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包,在美国的市场占有率为60%,凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能,在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。 简介 Fluent算例 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。 基本特点 FLUENT软件具有以下特点: FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法,而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法; 定常/非定常流动模拟,而且新增快速非定常模拟功能; Fluent 前处理网格划分 FLUENT软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题,用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件,余下的网格变化完全由解算器自动生成。网格变形方式有三种:弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的,而

且用途广泛,可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题; FLUENT软件具有强大的网格支持能力,支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是,FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术; FLUENT软件包含三种算法:非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法,是商用软件中最多的; FLUENT软件包含丰富而先进的物理模型,使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型; 适用于牛顿流体、非牛顿流体; 含有强制/自然/混合对流的热传导,固体/流体的热传导、辐射; 化学组份的混合/反应; 自由表面流模型,欧拉多相流模型,混合多相流模型,颗粒相模型,空穴两相流模型,湿蒸汽模型; 融化溶化/凝固;蒸发/冷凝相变模型; 离散相的拉格朗日跟踪计算; 非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导,多孔介质模型(考虑多孔介质压力突变); 风扇,散热器,以热交换器为对象的集中参数模型; 惯性或非惯性坐标系,复数基准坐标系及滑移网格; 动静翼相互作用模型化后的接续界面; 基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型; 质量、动量、热、化学组份的体积源项; 丰富的物性参数的数据库; 磁流体模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题; 连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题; 高效率的并行计算功能,提供多种自动/手动分区算法;内置MPI并行机制大幅度提高并行效率。另外,FLUENT特有动态负载平衡功能,确保全局高效并行计算; FLUENT软件提供了友好的用户界面,并为用户提供了二次开发接口(UDF); FLUENT软件采用C/C++语言编写,从而大大提高了对计算机内存的利用率。 在CFD软件中,Fluent软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。Fluent 的软件设计基于"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。由于囊括了Fluent Dynamical International比利时PolyFlow和Fluent Dynamical International(FDI)的全部技术力量(前者是公认的在黏弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司),因此Fluent具有以上软件的许优点 软件简介

(完整版)《FLUENT中文手册(简化版)》

FLUENT中文手册(简化版) 本手册介绍FLUENT的使用方法,并附带了相关的算例。下面是本教程各部分各章节的简略概括。 第一部分: ?开始使用: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。在本章中给出了一个简单的算例。 ?使用界面:描述用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法,还有远程处理与批处理的一些方法。?读写文件:描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。 ?单位系统:描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。 ?使用网格:描述了各种计算网格来源,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。还描述了非一致(nonconformal)网格的使用. ?边界条件:描述了FLUENT所提供的各种类型边界条件和源项,如何使用它们,如何定义它们等 ?物理特性: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: ?基本物理模型:描述了计算流动和传热所用的物理模型(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)及其使用方法,还有自定义标量的信息。 ?湍流模型:描述了FLUENT的湍流模型以及使用条件。 ?辐射模型:描述了FLUENT的热辐射模型以及使用条件。 ?化学组分输运和反应流:描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法,并详细叙述了prePDF 的使用方法。 ?污染形成模型: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: ?相变模拟:描述了FLUENT的相变模型及其使用方法。 ?离散相变模型:描述了FLUENT的离散相变模型及其使用方法。 ?多相流模型:描述了FLUENT的多相流模型及其使用方法。 ?移动坐标系下的流动:描述单一旋转坐标系、多重移动坐标系、以及滑动网格的使用方法。 ?解法器(solver)的使用:描述了如何使用FLUENT的解法器。 ?网格适应:描述了如何优化网格以适应计算需求。 第四部分: ?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 ?图形和可视化:本章描述了检验FLUENT解的图形工具 ?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。 ?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。 ?并行处理:本章描述了FLUENT的并行处理特点以及使用方法 ?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 对于初学者,建议从阅读“开始”这一章起步。 对于有经验的使用者,有三种不同的方法供你使用该手册:按照特定程序的步骤从按程序顺序排列的目录列表和主题列表中查找相关资料;从命令索引查找特定的面板和文本命令的使用方法;从分类索引查找特定类别信息(在线帮助中没有此类索引,只能在印刷手册中找到它)。 什么时候使用Support Engineer:Support Engineer能帮你计划CFD模拟工程并解决在使用FLUENT 中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用Support Engineer。但是在使用之前有以下几个注意事项:●仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息 ●回忆导致你产生问题的每一步 ●如果可能的话,请记下所出现的错误信息 ●对于特别困难的问题,保存FLUENT出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时,它是最好的资源。

FLUENT软件介绍文稿

FLUENT软件介绍文稿 第十一小组

第一章 Fluent软件介绍 FLUENT软件是目前市场上最流行的CFD软件,它在美国的市场占有率达到60%。FLUENT在中国也是得到最广泛使用的CFD软件。它用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。 1.1fluent软件基本情况 1.1.1 fluent软件网格划分技术 在使用商用CFD软件的工作中,网格划分需要的时间长,其能力的高低是决定了工作效率。FLUENT软件采用非结构网格与适应性网格相结合的方式进行网格划分。与结构化网格和分块结构网格相比,非结构网格划分便于处理复杂外形的网格划分,而适应性网格则便于计算流场参数变化剧烈、梯度很大的流动,同时这种划分方式也便于网格的细化或粗化,使得网格划分更加灵活、简便。它可以划分二维的三角形和四边形网格,三维的四面体网格、六面体网格、金字塔型网格、楔型网格以及由上述网格类型构成的混合型网格。

1.1.2fluent软件基本组成

Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD软件 Icepak 专用的热控分析CFD软件 1.1.3 fluent适用领域 (1)任意复杂外形的二维/三维流动 (2)可压、不可压流 (3)定常、非定常流 (4)无粘流、层流和湍流 (5)顿、非牛顿流体流动 (6)对流传热包括自然对流和强迫对流 (7)热传导和对流传热相耦合的传热计算 (8)辐射传热计算 (9)惯性、静止、坐标、非惯性旋转坐标下中流场计算(10)多层次移动参考系问题 (11)化学组元混合与反应计算 (12)源项体积任意变化的计算 (13)颗粒、水滴和气泡等弥散相的轨迹计算 (14)多孔介质流动计算 (15)用一维模型计算风扇和换热器的性能。 (16)两相流 (17)复杂表面问题中带自由面流动的计算 1.1.4系统要求 硬件要求

FLUENT软件简介

FLUENT软件包简介 FLUENT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软件具有以下特点: ☆FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法,而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法; ☆定常/非定常流动模拟,而且新增快速非定常模拟功能; ☆FLUENT软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题,用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件,余下的网格变化完全由解算器自动生成。网格变形方式有三种:弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的,而且用途广泛,可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题; ☆FLUENT软件具有强大的网格支持能力,支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是,FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术;☆FLUENT软件包含三种算法:非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法,是商用软件中最多的; ☆FLUENT软件包含丰富而先进的物理模型,使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型; ☆适用于牛顿流体、非牛顿流体; ☆含有强制/自然/混合对流的热传导,固体/流体的热传导、辐射; ☆化学组份的混合/反应; ☆自由表面流模型,欧拉多相流模型,混合多相流模型,颗粒相模型,空穴两相流模型,湿蒸汽模型; ☆融化溶化/凝固;蒸发/冷凝相变模型; ☆离散相的拉格朗日跟踪计算; ☆非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导,多孔介质模型(考虑多孔介质压力突变); ☆风扇,散热器,以热交换器为对象的集中参数模型; ☆惯性或非惯性坐标系,复数基准坐标系及滑移网格; ☆动静翼相互作用模型化后的接续界面; ☆基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型;

FLUENT软件简单介绍

标题: FLUENT软件简单介绍 作者: zhaoweiguo 时间: 2007-7-21 11:09 标题: FLUENT软件简单介绍FLUENT软件简单介绍FLUENT软件是美国FLUENT公司开发的通用CFD流场计算分析软件,囊括了Fluent Dynamic International、比利时Polyflow和Fluent Dynamic International(FDI)的全部技术力量(前者是公认的粘弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司,而后者是基于有限元方法CFD 软件方面领先的公司)。 FLUENT是用于计算流体流动和传热问题的程序。它提供的非结构网格生成程序,对相对复杂的几何结构网格生成非常有效。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。FLUENT还可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有很实际的作用。由于网格自适应和调整只是在需要加密的流动区域里实施,而非整个流场,因此可以节约计算时间。 一、程序的结构 FLUENT程序软件包由以下几个部分组成: (1)GAMBIT——用于建立几何结构和网格的生成。 (2)FLUENT——用于进行流动模拟计算的求解器。 (3)prePDF——用于模拟PDF燃烧过程。 (4)TGrid——用于从现有的边界网格生成体网格。 (5)Filters(Translators)—转换其他程序生成的网格,用于FLUENT计算。可以接口的程序包括:ANSYS,I-DEAS,NASTRAN,PATRAN等。 附图1 基本程序结构示意图 利用FLUENT软件进行流体流动与传热的模拟计算流程如附图2-1所示。首先利用GAMBIT进行流动区域几何形状的构建、边界类型以及网格的生成,并输出用于FLUENT求解器计算的格式;然后利用FLUENT求解器对流动区域进行

fluent介绍

fluent 目录 简介 基本特点 优点 其他相关 编辑本段简介 CFD商业软件介绍之一——Fluent 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。 编辑本段基本特点 FLUENT软件具有以下特点: ☆FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法,而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法; ☆定常/非定常流动模拟,而且新增快速非定常模拟功能; ☆FLUENT软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题,用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件,余下的网格变化完全由解算器自动生成。网格变形方式有三种:弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的,而且用途广泛,可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题; ☆FLUENT软件具有强大的网格支持能力,支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是,FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术; ☆FLUENT软件包含三种算法:非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法,是商用软件中最多的;

☆FLUENT软件包含丰富而先进的物理模型,使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型; ☆适用于牛顿流体、非牛顿流体; ☆含有强制/自然/混合对流的热传导,固体/流体的热传导、辐射; ☆化学组份的混合/反应; ☆自由表面流模型,欧拉多相流模型,混合多相流模型,颗粒相模型,空穴两相流模型,湿蒸汽模型; ☆融化溶化/凝固;蒸发/冷凝相变模型; ☆离散相的拉格朗日跟踪计算; ☆非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导,多孔介质模型(考虑多孔介质压力突变); ☆风扇,散热器,以热交换器为对象的集中参数模型; ☆惯性或非惯性坐标系,复数基准坐标系及滑移网格; ☆动静翼相互作用模型化后的接续界面; ☆基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型; ☆质量、动量、热、化学组份的体积源项; ☆丰富的物性参数的数据库; ☆磁流体模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题; ☆连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题; ☆高效率的并行计算功能,提供多种自动/手动分区算法;内置MPI并行机制大幅度提高并行效率。另外,FLUENT特有动态负载平衡功能,确保全局高效并行计算; ☆FLUENT软件提供了友好的用户界面,并为用户提供了二次开发接口(UDF); ☆FLUENT软件采用C/C++语言编写,从而大大提高了对计算机内存的利用率。 在CFD软件中, Fluent软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。Fluent的软件设计基于"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。由于囊括了Fluent Dynamical International比利时PolyFlow和Fluent Dynamical International(FID)的全部技术力量(前者是公认的在黏弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司),因此Fluent软件具有如下优点 编辑本段优点 (1 )功能强,适用面广。包括各种优化物理模型,如:计算流体流动和热传导模型(包括自然对流、定常和非定常流动,层流,湍流,紊流,不可压缩和可压缩流动,周期流,旋转流及时间相关流等) ;辐射模型,相变模型,离散相变模型,多相流模型及化学组分输运和反应流模型等。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。 (2 )高效,省时。Fluent将不同领域的计算软件组合起来,成为CFD计算机软件群,软件之间可以方便地进行数值交换,并采用统一的前、后处理工具,这就省却了科研

FLUENT软件学习报告

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

Fluent软件的介绍

第一章Fluent 软件的介绍 fluent 软件的组成: 软件功能介绍: GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak 专用的热控分析CFD 软件 软件安装步骤:

step 1: 首先安装exceed软件,推荐是exceed6.2版本,再装exceed3d,按提示步骤完成即可,提问设定密码等,可忽略或随便填写。 step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe,按步骤安装; step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下; step 4:安装完之后,把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面(x为安装的盘符); step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe,按步骤安装; step 6: 从程序里找到fluent应用程序,发到桌面上。 注:安装可能出现的几个问题: 1.出错信息“unable find/open license.dat",第三步没执行; 2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件,下次使用不能打开该工作文件时,进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\,把*.lok文件删除即可; 3.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。 几种主要文件形式: jou文件-日志文档,可以编辑运行; dbs文件-gambit工作文件; msh文件-从gambit输出得网格文件; cas文件-经fluent定义后的文件; dat文件-经fluent计算数据结果文件。 第二章专用的CFD前置处理器——Gambit GAMBIT软件是面向CFD的前处理器软件,它包含全面的几何建模能力和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可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的网格。Gambit软件将功能强大的几何建模能力和灵活易用的网格生成技术集成在一起。使用Gambit软件,将大大减小CFD 应用过程中,建立几何模型和流场和划分网格所需要的时间。用户可以直接使用Gambit软件建立复杂的实体模型,也可以从主流的CAD/CAE系统中直接读入数据。Gambit软件高度自动化,所生成的网格可以是非结构化的,也可以是多种类型组成的混合网格。 一. Gambit图形用户界面:

Fluent软件的应用范围

5.2.1 Fluent软件的应用范围 Fluent软件可以计算二维和三维流动问题,在计算过程中,网格可以自适应调整。Fluent软件的主要应用范围为: 1.可压缩与不可压缩流动问题。 2.稳态和瞬态流动问题。 3.无黏流,层流及湍流问题。 4.牛顿流体及非牛顿流体。 5.对流换热问题(包括自然对流和混合对流)。 6.导热与对流换热耦合问题。 7.辐射换热计算。 8.惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟。 9.多层次移动参考系问题,包括动网格界面和计算动子/静子相互干扰问题的混合面等问题。 10、化学组元混合与反应计算,包括燃烧模型和表面凝结反应模型。 11.一维风扇、热交换器性能计算。 12.两相流问题。 13.复杂表面问题中带自由面流动的计算。 简而言之,FLUENT适用于各种复杂外形的可压和不可压流动计算。 一、前处理建模

file-new 第一步:确定求 第二步:创建坐标网格 第三步:由节点创建直线 第四步:创建圆弧边 第五步:创建小管嘴 第六步:由线组成面 第七步:确定边界线的内部节点分布并创建结构化网格 第八步:设置边界类型 第九步:输出网格并保存 二、利用fluent进行混合器内流动与换热的仿真计算 第一步与网格相关的操作 1、读入网格文件file--read --case 2、网格检查Grid----check Scale Grid 改变单位制 3、平滑(和交换)网格 Grid----smooth/ swap 4、确定长度的单位Grid---scale 5、显示网格display ---Grid 第二步建立求解器 define –models 1、保持solver(求解器)默认值不变 2、设置标准k—E湍流模型(理想、层流、湍流) 3、选择能量方程 第三步设置流体的物理属性 1、创建新流体、取名为water 第四步设置边界条件 1、设置流体 water 2、设置冷水入口速度边界条件速度、温度、强度、直径 3、用同样的方法设置inlet2 4、设置出口边界条件默认 第五步求解 1、初始化 2、设置监视器窗口,监测特殊截面上的物理量的变化(出口处的温度、速度是否达到稳定值)表面监视器 3、保存case文件 .cas 4、开始进行300次迭代计算 5、再进行200次迭代计算

FLUENT软件介绍文稿

FLUENT软件介绍文稿

第十一小组 第一章Fluent软件介绍FLUENT软件是目前市场上最流行的CFD软件,它在美国的市场占有率达到60%。FLUENT在中国也是得到最广泛使用的CFD软件。它用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。

1.1fluent软件基本情况 1.1.1 fluent软件网格划分技术 在使用商用CFD软件的工作中,网格划分需要的时间长,其能力的高低是决定了工作效率。FLUENT软件采用非结构网格与适应性网格相结合的方式进行网格划分。与结构化网格和分块结构网格相比,非结构网格划分便于处理复杂外形的网格划分,而适应性网格则便于计算流场参数变化剧烈、梯度很大的流动,同时这种划分方式也便于网格的细化或粗化,使得网格划分更加灵活、简便。它可以划分二维的三角形和四边形网格,三维的四面体网格、六面体网格、金字塔型网格、楔型网格以及由上述网格类型构成的混合型网格。 1.1.2 fluent软件基本组成 前 处 理gambit 软 件Fluent6.0 Fluent5.5&4.5 Fidap Polyflow 通 用 软 件 专

Gambit 前处理器(几何网格的生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD求解 器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD软件 Icepak 专用的热控分析CFD软件1.1.3 fluent适用领域 (1)任意复杂外形的二维/三维流动 (2)可压、不可压流 (3)定常、非定常流 (4)无粘流、层流和湍流 (5)顿、非牛顿流体流动 (6)对流传热包括自然对流和强迫对流 (7)热传导和对流传热相耦合的传热计算

FLUENT推荐书目

2004-06 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用韩占忠王敬兰小平北京理工大学出版社 第一章流体力学基础与fluent简介 第二章二维流动与传热的数值计算 第一节冷、热水混合器内部二维流动 第二节喷管内二维非定常流动 第三节三角翼的可压缩外部绕流 第四节三角翼不可压缩的外部绕流(空化模型应用) 第五节vof模型的应用 第六节组分传输与气体燃烧 第三章三维流动与传热的数值计算 第一节冷、热水混合器内的三维流动与换热 第二节粘性流体通过圆管弯头段的三维流动 第三节三维稳态热传导问题 第四节动网格问题 第五节叶轮机械的mixing plane模型 2004-09 计算流体动力学分析CFD软件原理与应用王福军清华大学出版社(偏重理论)

第1章计算流动力学基础知识 第2章基于有限体积法的控制方程离散 第3章基于SIMPLE算法的流场数值计算 第4章三维流模型及其在CFD中的应用 第5章边界条件的应用 第6章网格的生成 第7章FLUENT软件的基本用法 第8章CFD综合应用实例 2007-02 FLUENT技术基础与应用实例王瑞金张凯王刚清华大学出版社 第1章Fluent概述 第2章流体力学基础知识 第3章流体力学数值模拟基础 第4章Fluent软件介绍 第5章速度场的计算 第6章温度场的计算 第7章多相流模型 第8章凝固和融化模型 第9章可动区域中流动问题的模拟 第10章动网格模型 第11章UDF和UDS 第12章Fluent并行计算 第13章Tecplot软件

2008-07 Fluent高级应用与实例分析江帆,黄鹏清华大学出版社 第1章 CFD基础 第2章Fluent基本介绍 第3章Gambit的使用 3.3建模及网格划分实例 3.3.1 二维轴对称维多辛斯基曲线喷嘴 3.3.2三维贯通管 第4章通用后处理Tecplot使用入门 4.5.6绘制三维流场图 第5章多相流基本模型 5.4气穴影响 5.5选择通用多相流模型 5.6设置一般的多相流问题 5.6.10包含体积力 5.6.15可压缩VOF和混合模型计算的输入 5.6.16凝固/熔解VOF计算的输入 第6章多相流计算实例 6.1沉淀池活性污泥沉降的计算 6.2泄洪坝气固液三相流的计算 第7章动网格计算方法概述 第8章UDF使用指南 8.3.2查询多相组分的宏 8.5.3 UDF的VC++编译 8.5.4编译相关问题 第9章动网格计算实例 9.1悬浮生物载体在移动床运动的模拟 9.2齿轮泵的动态模拟 第10章滑移网格基础 第11章滑移网格的计算实例 11.1 转笼生物反应器的内部流场计算 11.2车辆交会的动态模拟 11.3滑移网格模型和动网格模型计算比较 11.3.4转笼生物反应器计算结果上的区别 第12章UDF的高级用法

Fluent软件的介绍

第一章 Fluent 软件的介绍 fluent 软件的组成: 软件功能介绍: GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak 专用的热控分析CFD 软件 软件安装步骤:

step 1: 首先安装exceed软件,推荐是exceed6.2版本,再装exceed3d,按提示步骤完成即可,提问设定密码等,可忽略或随便填写。 step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe,按步骤安装; step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下; step 4:安装完之后,把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面(x为安装的盘符); step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe,按步骤安装; step 6: 从程序里找到fluent应用程序,发到桌面上。 注:安装可能出现的几个问题: 1.出错信息“unable find/open license.dat",第三步没执行; gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件,下次使用不能打开该工作文件时,进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\,把*.lok文件删除即可; 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。 几种主要文件形式: jou文件-日志文档,可以编辑运行; dbs文件-gambit工作文件; msh文件-从gambit输出得网格文件; cas文件-经fluent定义后的文件; dat文件-经fluent计算数据结果文件。 第二章专用的CFD前置处理器——Gambit GAMBIT软件是面向CFD的前处理器软件,它包含全面的几何建模能力和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可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POL YFLOW等求解器所需要的网格。Gambit软件将功能强大的几何建模能力和灵活易用的网格生成技术集成在一起。使用Gambit软件,将大大减小CFD应用过程中,建立几何模型和流场和划分网格所需要的时间。用户可以直接使用Gambit软件建立复杂的实体模型,也可以从主流的CAD/CAE系统中直接读入数据。Gambit软件高度自动化,所生成的网格可以是非结构化的,也可以是多种类型组成的混合网格。 一. Gambit图形用户界面:

fluent软件应用超详细实例

f l u e n t软件应用超详细 实例 Newly compiled on November 23, 2020

Fluent应用实例 冷热水混合器内的三维流动与换热问题 问题描述:冷水与热水分别自混合器的两侧沿水平切向方向流入,在容器内混合后经过下部渐缩通道流入等径的出流管,最后流入大气,混合器简图见下图所示。 一.利用gambit建立混合器计算模型 步骤1:启动gambit并选定求解器(fluent5/6) 步骤2:创建混合器主体大圆柱 图1圆柱体设置对话框图2混合器主体 步骤3:设置混合器的切向入流管 1.创建小圆柱 图3小圆柱设置对话框图4创建的小圆柱体及混合器主体 2将入流管移到混合器中部的边缘 图5移动复制对话框图6将入流管移到混合器主体的边缘上 3.将小入流管以Z轴为轴旋转1800复制 图7旋转复制对话框图8将入流管旋转复制后的混合器 步骤4:去掉小圆柱与大圆柱相交的多余部分,并将三个圆柱联接成一个整体 图9体积列表框图10合并体积后的混合器 步骤5:创建混合器下部的圆锥台 图11锥台设置对话框图12创建锥台后的混合器 步骤6:创建出流小管 1.创建出流小圆管

图13出流小管设置对话框图14创建出流小管后的混合器 2.将其移动并与锥台相接 图15移动小出流圆管设置对话框图16移动小出流圆管后的混合器 步骤7将混合器上部、渐缩部分和下部出流小管组合为一个整体图17体积列表框图18合并体积后的混合器 步骤8:混合内区域划分网格 图19网格设置对话框 图20划分好的表面网格图 步骤9检查网格划分情况 图21网格检查设置对话框 图22最差网格形状及其质量 步骤10设置边界类型

FLUENT软件在油气储运工程领域的应用

0前言 油气储运工程是连接油气生产、加工、分配、销售诸 环节的纽带,主要包括油气田集输、长距离输送管道、储存与装卸及城市输配系统等。近年来,油气储运工程得到了高速发展,中国已经启动国家油气储备计划,正在更快更好地建设中国油气储运管网。随着油气储运行业的迅速发展,单纯使用理论和试验研究已不能满足发展的需要,必须采用相应的模型研究油气储运工程领域各个环节可能出现的问题,有针对性地采取措施,避免发生安全事故,减少资源浪费。在现代石油工业高性能、低造价、可操作性强的要求下,利用FLUENT 软件模拟相关流体问题,能够有针对性地采取措施,进行结构优化,推动油气储运行业的发展。 计算流体动力学(computational fluid dynamics ,CFD )是流体力学的一个分支,通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的相关信息,实现用计算机代替试验装置完成“计算试验”,为工程技术人员提供实际工况模拟仿真的操作平台。FLUENT 是通用CFD 软件包,用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导,可实现对多种复杂物理条件下流场真实和全域的模拟。由于其成本低、周期短、计算精度高、与实际吻合度高的特点,在实验研 究和商业应用中具有重要的指导作用,故应用越来越广泛[1]。 1概述 计算流体动力学是近现代流体动力学的一个重要 分支,FLUENT 软件的设计基于“CFD 软件群”思想[2],可针对各种不同流动的特点,采用最佳的数值解法,准确模拟流动、传热和化学反应等物理现象。 FLUENT 软件主要用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动和传热现象,有灵活的网格特性,可以支持多种网格,凡与流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。用户可以自由选择使用非结构化或者结构化网格来划分复杂的集合区域,也可以利用FLUENT 软件提供的网格自适应特性在求解过程中根据所获得的计算结果来优化网格。从用户需求角度出发,FLUENT 软件容易上手,针对各种复杂流动的物理现象,采用不同的离散格式和数值方法,在特定领域内使计算速度、稳定性和精度等达到最佳组合,高效地解决油气储运工程领域的复杂流动计算问题[3-4]。 FLUENT 软件同传统的CFD 计算方法相比,具有以下优点: FLUENT 软件在油气储运工程领域的应用 金俊卿 郑云萍 西南石油大学石油工程学院,四川 成都610500 摘 要:FLUENT 软件是用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动与传热现象的专用软件, 在油气储运领域应用广泛。介绍了FLUENT 软件的基本原理、方法及主要特点,对FLUENT 软件在油气储运工程领域的应用现状进行了分析与总结,具体有旋风分离器内部流场数值模拟、管道停输温降数值模拟、顺序输送混油数值模拟、天然气管道泄漏扩散数值模拟、LNG 技术方面数值模拟、油罐问题数值模拟等,分析了FLUENT 软件在油气储运工程领域应用中存在的问题,提出了FLUENT 软件在该领域今后的研究方向和发展趋势。 关键词:FLUENT 软件;油气储运;数值模拟 DOI :10.3969/j.issn.1006-5539.2013.02.008 收稿日期:2012-11-26 作者简介:金俊卿(1988-),男,河南开封人,硕士研究生,主要从事油气集输理论与处理技术研究。 第31卷第2期 油气储运 OIL AND GAS TRANSPORTATION AND STORAGE 27

Fluent建模教程

目录 1.理论知识 1.1Gambit软件的介绍 1.2Fluent软件的介绍 1.3Exceed.13+Gambit.V 2.4.06+Fluent.6.3安装介绍 2.建模过程 2.1Gambit 启动 2.2建立几何模型 3.网格划分 3.1划分网格 3.2检查网格划分情况 3.3设置边界类型 3.4输出网格文件 4.计算求解 4.1检查网格并定义长度单位 4.2设置计算模型 4.3设置流体材料属性 4.4设置边界条件 4.5求解初始化 4.6设置残差监视 4.7保存case文件 4.8求解计算 4.9保存计算结果 5.后期处理 5.1读入case和data文件 5.2显示网格 5.3创建相关面 5.4计算各单电池获得的质量流率 5.5绘制图表 6.参考链接

第一章理论知识 1.1Gambit软件的介绍 GAMBIT是为了帮助分析者和设计者建立并网格化计算流体力学(CFD)模型和其它科学应用而设计的一个软件包。GAMBIT通过它的用户界面(GUI)来接受用户的输入。GAMBIT GUI简单而又直接的做出建立模型、网格化模型、指定模型区域大小等基本步骤,然而这对很多的模型应用已是足够了。 面向CFD分析的高质量的前处理器,其主要功能包括几何建模和网格生成。由于GAMBIT本身所具有的强大功能,以及快速的更新,在目前所有的CFD前处理软件中,GAMBIT稳居上游。 GAMBIT软件具有以下特点: ☆ACIS内核基础上的全面三维几何建模能力,通过多种方式直接建立点、线、面、体,而且具有强大的布尔运算能力,ACIS内核已提高为ACIS R12。该功能大大领先于其它CAE软件的前处理器; ☆可对自动生成的Journal文件进行编辑,以自动控制修改或生成新几何与网格; ☆可以导入PRO/E、UG、CATIA、SOLIDWORKS、ANSYS、PATRAN等大多数CAD/CAE软件所建立的几何和网格。导入过程新增自动公差修补几何功能,以保证GAMBIT与CAD软件接口的稳定性和保真性,使得几何质量高,并大大减轻工程师的工作量; ☆新增PRO/E、CATIA等直接接口,使得导入过程更加直接和方便; ☆强大的几何修正功能,在导入几何时会自动合并重合的点、线、面;新增几何修正工具条,在消除短边、缝合缺口、修补尖角、去除小面、去除单独辅助线和修补倒角时更加快速、自动、灵活,而且准确保证几何体的精度; ☆G/TURBO模块可以准确而高效的生成旋转机械中的各种风扇以及转子、定子等的几何模型和计算网格; ☆强大的网格划分能力,可以划分包括边界层等CFD特殊要求的高质量网格。GAMBIT中专用的网格划分算法可以保证在复杂的几何区域内直接划分出高质量的四面体、六面体网格或混合网格; ☆先进的六面体核心(HEXCORE)技术是GAMBIT所独有的,集成了笛卡尔网格和非结构网格的优点,使用该技术划分网格时更加容易,而且大大节省网格数量、提高网格质量; ☆居于行业领先地位的尺寸函数(Size function)功能可使用户能自主控制网格的生成过程以及在空间上的分布规律,使得网格的过渡与分布更加合理,最大限度地满足CFD分析的需要;

Fluent软件简介

Fluent软件简介 想起CFD,人们总会想起FLUENT,丰富的物理模型使其应用广泛,从机翼空气流动到熔炉燃烧,从鼓泡塔到玻璃制造,从血液流动到半导体生产,从洁净室到污水处理工厂的设计,另外软件强大的模拟能力还扩展了在旋转机械,气动噪声,内燃机和多相流系统等领域的应用。今天,全球数以千计的公司得益于FLUENT的这一工程设计与分析软件,它在多物理场方面的模拟能力使其应用范围非常广泛,是目前功能最全的CFD软件。 FLUENT因其用户界面友好,算法健壮,新用户容易上手等优点一直在用户中有着良好的口碑。长期以来,功能强大的模块,易用性和专业的技术支持所有这些因素使得FLUENT受到企业的青睐。 网格技术,数值技术,并行计算 计算网格是任何CFD计算的核心,它通常把计算域划分为几千甚至几百万个单元,在单元上计算并存储求解变量,FLUENT使用非结构化网格技术,这就意味着可以有各种各样的网格单元:二维的四边形和三角形单元,三维的四面体核心单元、六面体核心单元、棱柱和多面体单元。这些网格可以使用FLUENT的前处理软件GAMBIT自动生成,也可以选择在ICEM CFD工具中生成。 在目前的CFD市场, FLUENT以其在非结构网格的基础上提供丰富物理模型而著称,久经考验的数值算法和鲁棒性极好的求解器保证了计算结果的精度,新的NITA算法大大减少了求解瞬态问题的所需时间,成熟的并行计算能力适用于NT,Linux或Unix 平台,而且既适用单机的多处理器又适用网络联接的多台机器。动态加载平衡功能自动监测并分析并行性能,通过调整各处理器间的网格分配平衡各CPU的计算负载。

湍流和噪声模型 FLUENT的湍流模型一直处于商业CFD软件的前沿,它提供的丰富的湍流模型中有经常使用到的湍流模型、针对强旋流和各相异性流的雷诺应力模型等,随着计算机能力的显著提高,FLUENT已经将大涡模拟(LES)纳入其标准模块,并且开发了更加高效的分离涡模型(DES),FLUENT提供的壁面函数和加强壁面处理的方法可以很好地处理壁面附近的流动问题。 气动声学在很多工业领域中倍受关注,模拟起来却相当困难,如今,使用FLUENT可以有多种方法计算由非稳态压力脉动引起的噪音,瞬态大涡模拟(LES)预测的表面压力可以使用FLUENT内嵌的快速傅立叶变换(FFT)工具转换成频谱。 Fflow-Williams&Hawkings声学模型可以用于模拟从非流线型实体到旋转风机叶片等各式各样的噪声源的传播,宽带噪声源模型允许在稳态结果的基础上进行模拟,这是一个快速评估设计是否需要改进的非常实用的工具。 动态和移动网格 内燃机、阀门、弹体投放和火箭发射都是包含有运动部件的例子,FLUENT提供的动网格模型满足这些具有挑战性的应用需求。它提供几种网格重构方案,根据需要用于同

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