基于FLUENT的波浪管道热传递耦合模拟CFD可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。CFD模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。目的：
（1）创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件；
（2）应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分；
（3）研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响；
（4）采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的关系。
问题的描述：
通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。
图1 管道模型
空气的流动特性如下：
质量流量： m=0.816kg/s;
密度: ρ=1kg/m3;
动力粘度：μ=0.0001kg/(m·s);
流动温度： Tb=300K；
流体其他热特性选择默认项。
流动初试条件：
x方向的速度=0.816m/s；
湍动能=1m2/s2;
湍流耗散率=1×105m2/s3。
所有湍流模型中均采用增强壁面处理。
操作过程：
一、 完整波浪管道模型的数值模拟
（1） 计算
Re=u H/v=×1/ 1) =8160 Cf/2= (8160)=
0628.00059259.0816.02
=?==f t C u u
y +=u t y/v y=
（2） 创建网格
本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。入口和出口处的边界网格设置如图。
图2 边网格
生成面网格
图3 管道网格
（3） 运用Fluent 进行计算
本例涉及热传递耦合，所以在fluent 中启动能量方程，如图。
图4 能量方程
设定条件，湍流模型选择标准k-e模型，近壁面处理选择增强壁面处理。
图5 湍流模型
设定材料，密度为1，动力粘度改为如图。
图6 材料设定
设定边界条件，入口速度为，湍动能为1，湍流耗散率为100000。出口为自由出口，壁面温度为固定温度分别为300k，500k。
图7 边界条件初始化，并计算。
图8 残差
残差中的e和k并没有减小，没有达到10-3一下，并且由于网格很大，计算时间很长。
图9 压力分布图
随着流体流动，管道中压力分布趋于平稳，波浪管道中波谷的压力最低，在入口处的压力较高。
图10 速度分布图
从图中可以看出，在管道7-11个波浪处，流动已经充分发展，贴近上壁处速度最大，在波谷出的速度最小，甚至接近于零。
图11 温度分布图
贴近波浪壁面出的温度较高，流动充分发展后，由于换热作用，管道后部流体温度逐渐升高，在波峰与波谷之间的流体温度最高，如图。
图12 速度矢量图
可以看出，波浪壁面出流体出现反流，在波谷出反流的流体最多，速度在波谷出最小，接近于0，出现滞留区。
若要观察波峰、波谷处流体流动速度，需要在波峰、波谷处创建两条直线，观察直线上的速度。因为管道7-11节处流动充分发展，所以在第十一节波峰、波谷处建立两条直线，如图。
图13 波峰、波谷
图14 波峰、波谷的速度
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大，在管道中间速度随高度增加而增加，在0.7m左右达到最大。波谷处靠近上壁面的速度梯度很大，但是由于有波谷存在，波谷处的速度梯度不大，在谷中速度先增大再减小，在0处左右达到最下，随后逐渐增加，在0.7m高度左右速度最大。高度在0.5m处以上波峰波谷处的速度基本相等。
二、周期性波浪管道模型的数值模拟
图15 周期性网格
网格密度与完全管道网格相同。
在fluent中输入以下指令，创建周期性网格。
/grid> modify-zones
/grid/modify-zones> make-periodic
Periodic zone [()] inlet
Shadow zone [()] outlet
Rotational periodic (if no, translational) [yes] no Create periodic zones [yes] yes
Auto detect translation vector [yes] yes
computed translation deltas:
all 100 faces matched for zones 6 and 5.
zone 5 deleted
created periodic zones.
/grid/modify-zones>
边界条件中可以看到已经没有outlet，inlet也变成了periodic周期性的。这里要设置周期性边界条件。质量流量为，其他设置与之前相同。
图16 边界条件
图17 残差
Energy并不收敛，反而随计算而发散。其他参数都收敛。计算量很小，计算速度明显提高。
图18 压力图
图18 压力图速度图温度图速度矢量图
管道中间压力最大并比较均匀，在波浪波谷出压力最低。温度分布不太正确。
图19 波峰波谷速度图
波峰贴近两侧壁面出的速度梯度很大，与完全模型相似，波峰在管道中间速度随高度增加先增加在减小，但是变化不大，其他分布趋势与完全模型相似。
图20 周期模型与完全模型波峰速度图比较
周期性模型，管道中速度基本相等，没有呈现完全模型的变化趋势。
图21 周期模型与完全模型波谷速度图比较
两模型的波谷速度的变化趋势大致相同，在小于0.3m处，周期性模型速度大于完全模型，0.3m之后，周期性模型速度小于完全管道模型。
三、周期性波浪管道不同湍流模型的数值模拟
应用周期模型，再选分别应用RNG与Realizable湍流模型计算。实验数据
如图。
图21 RNG模型波峰波谷速度图
图22 Realizable模型波峰波谷速度图将之前的数据放在一起进行比较。
图23 不同湍流模型波峰速度图
图24 不同湍流模型波谷速度图
从图中可以看出realizable和标准k-e模型波峰的速度分布大致相同，RNG 模型与完全模型更接近，变化更大。三种湍流模型波谷的速度分布与波峰分布特点相似。
四、整体模型壁面采用固定热流率的数值模拟
重新选用整体模型，只需改变波浪面即wall2的边界条件即可，改为热流率1000w/m2，其他条件不变。
图25 不同湍流模型波谷速度图
图26 固定壁面温度与固定热流率波峰速度图比较
图27 固定壁面温度与固定热流率波谷速度图比较
从图中可以看出固定壁面温度与固定热流率波峰与波谷的速度分布还是比较相似的，不同的是在0.6m处固定热流率波峰波谷速度比固定壁面温度的速度稍高，在0.6m之后固定热流率波峰波谷速度比固定壁面温度的速度稍低，在接近两壁面处基本相等。
图28 压力云图温度云图
从图中可以看出，固定壁面温度与固定热流率模型的压力分布基本相同，但是，固定热流率模型管道内流动充分发展后，靠近波浪壁面的温度比固定壁面温度模型温度要高，说明前者换热量比后者大。
第一章 一维稳态导热的数值模拟 一、模拟实验目的和内容 本模拟实验的目的主要有3个：（1）学生初步了解并掌握Fluent 求解问题的一般过程，主要包括前处理、计算、后处理三个部分。（2）理解计算机求解问题的原理，即通过对系统进行离散化，从而求解代数方程组，求得整个系统区域的场分布。（3）模拟系统总的传热量并与傅立叶导热定律的求解结果相比较，验证数值模拟的可靠性。实验内容主要包括：（1）模拟一维稳态导热平板内的温度分布。（2）模拟一维稳态导热总的传热量。 二、实例简介 如图1-1所示，平板的长宽度远远大于它的厚度，平板的上部保持高温h t ，平板的下部保持低温c t 。平板的长高比为30，可作为一维问题进行处理。需要求解平板内的温度分布以及整个稳态传热过程的传热量。 三、实例操作步骤 1. 利用Gambit 对计算区域离散化和指定边界条件类型 步骤1：启动Gambit 软件并建立新文件 在路径C:\Fluent.Inc\ntbin\ntx86下打开gambit 文件（双击后稍等片刻），其窗口布局如图1-2所示。 图1-2 Gambit 窗口的布局 然后是建立新文件，操作为选择打开入图1-3所示的对话框。 h t c 图1-1 导热计算区域示意图 x y
图1-3 建立新文件 在ID文本框中输入onedim作为文件名，然后单击Accept按纽，在随后显示的图1-4对话框中单击Yes按纽保存。 图1-4 确认保存对话框 步骤2：创建几何图形 选择Operation→Geometry→Face ，打开图1-5所示的对话框。 图1-5 创建面的对话框 在Width内输入30，在Height中输入1，在Direction下选择+X+Y坐标系，然后单击Apply，并在Global Control下点击，则出现图1-6所示的几何图形。 图1-6 几何图形的显示 步骤3：网格划分 （1）边的网格划分 当几何区域确定之后，接下来就需要对几何区域进行离散化，即进行网格划分。选择Operation→Mesh→Edge，打开图1-7所示的对话框。
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）
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
网格质量与那些因素有关？ 网格质量本身与具体问题的具体几何特性、流动特性及流场求解算法有关。因此，网格质量最终要由计算结果来评判，但是误差分析以及经验表明，CFD计算对计算网格有一些一般性的要求，例如光滑性、正交性、网格单元的正则性以及在流动变化剧烈的区域分布足够多的网格点等。对于复杂几何外形的网格生成，这些要求往往并不可能同时完全满足。例如，给定边界网格点分布，采用Laplace 方程生成的网格是最光滑的，但是最光滑的网格不一定满足物面边界正交性条件，其网格点分布也很有可能不能捕捉流动特征，因此，最光滑的网格不一定是最好的网格。对计算网格的一个最基本的要求当然是所有网格点的Jacobian必须为正值，即网格体积必须为正，其他一些最常用的网格质量度量参数包括扭角（skew angle）、纵横比（aspect ratio、Laplacian）、以及弧长（arc length）等。通过计算、检查这些参数，可以定性的甚至从某种程度上定量的对网格质量进行评判。Parmley等给出了更多的基于网格元素和网格节点的网格质量度量参数。有限元素法关于插值逼近误差估计的理论，实际上也对网格单元的品质给出了基本的规定：即每个单元的内切球半径与外切球半径之，应该是一个适当的，与网格疏密无关的常数。 实体与虚体的区别 在建模中，经常会遇到实体、实面与虚体、虚面，虚体的计算域也可以进行计算并得到所需的结果。那么它们的区别是什么呢？ 对于求解是没有任何区别的，只要你能在虚体或者实体上划分你需要的网格。关键是看你网格生成的质量如何，与实体虚体无关。 gambit的实体和虚体在生成网格和计算的时候对于结果没有任何影响，实体和虚体的主要区别有以下几点： 1.实体可以进行布尔运算但是虚体不能，虽然不能进行布尔运算，但是虚体存在merge，split 等功能。 2.实体运算在很多cad软件里面都有，但是虚体是gambit的一大特色，有了虚体以后，gambit 的建模和网格生成的灵活性增加了很多。 3.在网格生成的过程中，如果有几个相对比较平坦的面，你可以把它们通过merge合成一个，这样，作网格的时候，可以节省步骤，对于曲率比较大的面，可能生成的网格质量不好，这时候，你可以采取用split的方式把它划分成几个小面以提高网格质量。 在Fluent中进行非稳态（unsteady）计算时如何设置步长？
Fluent动网格----layering个一个简单实例我这几天看了点动网格技术方面的东西，在学习过程中发现这方面的例子很少，自己也走了一些弯路。现在还好，弄明白了一些，能够应付现在我的工作。为了让更多学习者快速了解动网格，我打算尽量把我学习心得在这里和大家分享，这里给出一个layering的一个简单例子。 1.Gambit画网格 本例很简单，在Gambit里画一个10*10的矩形，网格间隔为1，也就是有100个网格，具体见下图。都学动网格的人了，不至于这个不会做！ 这里需要注意一个问题：设置边界条件的时候，一定要把要移动的边单独设定，本例中一右边界作为移动的边，设成wall就可以，这里再后面需要制定。 2.编写UDF #include "udf.h" #include "unsteady.h" #include "stdio.h" #include "stdlib.h" /************************************************************/ real current_time = 0.0 ; Domain * domain ; Thread * thread ; real NV_VEC( origin ),NV_VEC( force ),NV_VEC( moment ) ; /************************************************************/ DEFINE_CG_MOTION(throttle,dt,vel,omega,time,dtime) { current_time = CURRENT_TIME ; vel[0] = 30; Message("time=%f omega=%f\n",current_time) ; }
======== 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
GAMBIT使用说明 GAMBIT是使用FLUENT进行计算的第一个步骤。在GAMBIT 中我们将完成对计算模型的基本定义和初始化，并输出初始化结果供FLUENT的计算需要。以下是使用GAMBIT的基本步骤。 1．1定义模型的基本几何形状 如左图所示的按钮就是用于构造模型的基本几何形状的。当按下这个按钮时，将出现 如下5个按钮，它们分别是用以定义点、线、面、体的几何形状的。 值得注意的是我们定义这些基本的几何元素的一般是依照以下的顺序： 点——线（两点确定一线）——面（3线以上确定一面）——体（3面以上确定体）对各种几何元素的操作基本方式是：首先选中所要进行的操作，再定义完成操作所要的其他元素，作后点“APPL Y”按钮完成操作。以下不一一重复。 下面我们分别介绍各个几何元素的确定方法： 1．1．1点的操作 对点的操作在按下点操作按钮后进行（其他几何元素的操作也是这样）。点有以下几种主要操作 定义点的位置按钮，按下后出现下面对话框 Coordinate Sys.：用以选择已有坐标系中进行当前操 作的坐标系 Type：可以选择3种相对坐标系为当前坐标系：笛卡 儿坐标、柱坐标、球坐标。 以下通过在Global 中直接输入点的x、y、z值定义点， 注意这里的坐标值是绝对坐标值，而Local中输入的是相 对坐标值，一般我们使用绝对坐标值。 Label:为所定义的点命名。 在完成以上定义后就可以通过进行这个点 的定义，同时屏幕左半部的绘图区中将出现被定义的点。 用关闭此对话框。 查看所有点的几何参数按钮（在以后的操作中也可以查看其他元素的几何参数） 在Vertices栏中选择被查询的点，有两种选择方式（其他几 何元素的选择与此类似）： ①按住shift键的同时用鼠标左键取点
Fluent经典问题及答疑2 51 对于出口有回流的问题，在出口应该选用什么样的边界条件（压力出口边界条件、质量出口边界条件等）计算效果会更好？（#42） 52 对于不同求解器，离散格式的选择应注意哪些细节？实际计算中一阶迎风差分与二阶迎风差分有什么异同？（#69） 53 对于FLUENT的耦合解算器，对时间步进格式的主要控制是Courant数（CFL），那么Courant 数对计算结果有何影响？（#43） 54 在分离求解器中，FLUENT提供了压力速度耦和的三种方法：SIMPLE，SIMPLEC及PISO，它们的应用有什么不同？（#44） 55 对于大多数情况，在选择选择压力插值格式时，标准格式已经足够了，但是对于特定的某些模型使用其它格式有什么特别的要求？ （#60） 56 计算流体力学中在设定初始条件和边界条件的时候总是要先选择一组湍流参数，并给出其初值。如何选择并给出这些初值呢？有什么经验公式或者别的好的办法吗？（#73） 57 讨论在数值模拟过程中采用四面体网格计算效果好，还是采用六面体网格更妙呢？(#70) 58 如何将自己用C语言编辑的程序导入到FLUENT中？在利用UDF编写程序时需注意哪些问题？（#157） 59 在UDF中compiled型的执行方式和interpreted型的执行方式有什么不同？(#72) 60 在用gambit的时候，导入pro/e的stp文件后，在消去最短边的时候，有些最短边不能消去，其是空间线段，用面merge的方法和连接点的方法都不行，请问该怎么消去这类短边？（#144） 61 FLUENT help和GAMBIT help能教会我们（特别是刚入门的新手）学习什么基本知识？（#126） 62 FLUENT如何做汽车外流场计算的模拟？并且怎么可以得到汽车的阻力系数和升力系数？(#170) 63 FLUENT模拟飞行器外部流场，最高MA多少时就不准确了？MA达到一定的程度做模拟需注意哪些问题？（#125） 64 在用gambit建模，保存成*.msh文件时总是出现No entity的错误：Continuum Entity fluid does not contain any valid entity and is not written! Boundary Entity wall does not contain any validentity and is not written! 不知道是什么问题？产生的原因是什么？如何解决？(#150) 65 在做燃烧模拟的时候，入口燃料温度定义为蒸发／离解开始时的温度（也就是，为离散相材料指定的蒸发温度“Vaporization Temperature”），这是指水分蒸发温度吗？一般是多少？（#196） 66 在计算煤粉燃烧时遇到这样的问题： Warning: volatile + combustible fraction for lignite is greater than 1.0shell conduction zones 如何解决？ 67 FLUENT控制方程是无因次的还是有因次的？如果是无因次的，怎么无因次的？ 68 做飞机设计时，经常计算一些翼型，可是经常出现计算出来的阻力是负值，出现负值究竟是什么原因，是网格的问题还是计算参数设置的问题？(#71) 69 FLUENT中的Turbulent intensify是如何定义的？该值应该是小于等于100%，可是我的计算中该值达到400%，不知为何？ 70 边界条件中湍流强度怎么设置：入口边界条件中的湍流强度和出口边界条件中的回流湍流强度怎么设置？是取默认值10%吗？（#135） 71 关于Injection中的Total Flow rate：injection 选surface，此时选了好几个面（面积不一定完全相同，但颗粒的入口速度相同），那Total Flow Rate 是指几个面的总流量还是某一个面的啊？只能处理完全相同的面吗？(#160) 72 FLUENT中能不能做插值：在ansys中的模型节点坐标和FLUENT中模型的节点坐标不一致，能
【Fluent案例】：沸腾 1 介绍 本案例的利用Mixture多相流模型以及Evaporation-Condensation模型解决传热与传质问题。 本教程包含的内容： ?使用Mixture多相流模型解决混合多相流问题 ?使用蒸发-冷凝模型（Evaporation-Condensation模型） ?选择合适的求解设置 ?结果数据后处理 2 案例描述 本教程要解决的问题如下图所示。初始状态下，容器中包含有温度接近沸点的水（温度372K），容器底部温度573K，在热传导的作用下，底部壁面附近温度会超过水的饱和温度（373K），此时水会发生相变（沸腾）产生气泡，在浮力的作用下气泡会上升。 3 启动Fluent
?启动Fluent ?选择2D及Double Precision ?选择OK按钮启动Fluent 4 读入网格 ?利用菜单File → Read → Mesh…读入网格文件Boil.msh 5 General设置 ?选择模型树节点General ?点击Scale按钮查看计算域尺寸 ?点击Check按钮检查网格质量 ?可点击Display按钮查看网格
6 Multiphase设置 这里选用Mixture多相流模型。 ?双击模型树节点Models > Multiphase，弹出多相流设置对话框?选择Mixture多相流模型 ?设置Number of Eulerian Phases为2 ?激活选项Implicit Body Force ?点击OK按钮关闭对话框
注：若计算域中某一相的运动主要受浮力或重力影响的话，则建议激活选项Implicit Body Force。 7 能量方程 ?右键选择模型树节点Models > Energy，选择弹出子菜单On 8 Materials设置 从材料数据库中添加材料water-liquid及water-vapor，并修改参数。 ?右键点击模型树节点Materials > Fluid，选择子菜单New…打开新建材料对话框
Fluent必知的一些基本概念！ 连续性方程不收敛是怎么回事？ 在计算过程中其它指数都收敛了，就continuity不收敛是怎么回事 这和Fluent程序的求解方法SIMPLE有关。SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。由于连续方程中流场耦合项被过渡简化，使得压力修正方程不能准确反映流场的变化，从而导致该方程收敛缓慢。 你可以试验SIMPLEC方法，应该会收敛快些。 湍流与黏性有什么关系？ 湍流和粘性都是客观存在的流动性质。 湍流的形成需要一定的条件，粘性是一切流动都具有的。 流体流动方程本身就是具非线性的。 NS方程中的粘性项就是非线性项，当然无粘的欧拉方程也是非线性的。 粘性是分子无规则运动引起的，湍流相对于层流的特性是由涡体混掺运动引起的。 湍流粘性是基于湍流体的parcel湍流混掺是类比于层流体中的分子无规则运动，只是分子无规则运动遥远弱些吧了。不过，这只是类比于，要注意他们可是具有不同的属性。粘性是耗散的根源，实际流体总是有耗散的。 而粘性是制约湍流的。 LANDAU说，粘性的存在制约了湍流的自由度。 湍流粘性系数和层流的是不一样的,层流的粘性系数基本可认为是常数,可湍流中层流底层中粘性系数很小,远小于层流时的粘性系数;而在过渡区,与之相当,在一个数量级;在充分发展的湍流区,又远大于层流时的粘性系数.这是鮑辛内斯克1987年提出的。 1 FLUENT的初始化面板中有一项是设置从哪个地方开始计算(compute from),选择从不同的边界开始计算有很大的区别吗?该怎样根据具体问题选择从哪里计算呢?比如有两个速度入口A和B,还有压力出口等等，是选速度入口还是压力出口?如果选速度入口,有两个,该选哪个呀?有没有什么原则标准之类的东西？ 一般是选取ALL ZONE，即所有区域的平均处理，通常也可选择有代表性的进口(如多个进口时)进行初始化。对于一般流动问题，初始值的设定并不重要，因为计算容易收敛。但当几何条件复杂，而且流动速度高变化快(如音速流动)，初始条件要仔细选择。如果不收敛，还应试验不同的初始条件，甚至逐次改变边界条件最后达到所要求的条件。 2 要判断自己模拟的结果是否是正确的，似乎解的收敛性要比那些初始条件和边界条件更重要，可以这样理解吗？也就是说，对于一个具体的问题，初始条件和边界条件的设定并不是唯一的，为了使解收敛，需要不断调整初始条件和边界条件直到解收敛为止，是吗？如果解收敛了，是不是就可以基本确定模拟的结果是正确的呢？ 对于一个具体的问题，边界条件的设定当然是唯一的，只不过初始化时可以选择不同的初始条件（指定常流），为了使解的收敛比较好，我一般是逐渐的调节边界条件到额定值（"额定值"是指你题目中要求的入口或出口条件，例如计算一个管内流动，要求入口压力和温度为10MPa和3000K，那么我开始叠代时选择入口压力和温度为1MPa和500K（假设，这看你自己问题了），等流场计算的初具规模、收敛的较好了，再逐渐调高压力和温度，经过好几次调节后最终到达额定值10MPa和3000K，这样比一开始就设为10MPa和3000K收敛的要好些）这样每次叠代可以比较容易收敛，每次调节后不用再初始化即自动调用上次的解为这次的初始解，然后继续叠代。即使解收敛了，这并
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
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？ 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。 https://www.doczj.com/doc/d716813060.html,/dvbbs/viewFile.asp?BoardID=61&ID=1411 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）：
Fluent经典问题及答疑 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） 23 在FLUENT运行过程中，经常会出现“turbulence viscous rate”超过了极限值，此时如何解决？而这里的极限值指的是什么值？修正后它对计算结果有何影响？(#28)
基于FLUENT 的波浪管道热传递耦合模拟 CFD 可以对热传递耦合的流体流动进行模拟。CFD 模拟可以观察到管道内部的流动行为和热传递，这样可以改进波浪壁面复杂通道几何形状中的热传递。 目的： （1） 创建由足够数量的完整波浪组成的波浪管道，提供充分发展条件； （2） 应用周期性边界条件创建波浪通道的一部分； （3） 研究不同湍流模型以及壁面函数对求解的影响； （4） 采用固定表面温度以及固定表面热流量条件，确定雷诺数与热特性之间的 关系。 问题的描述： 通道由重复部分构成，每一部分由顶部的直面和底部的正弦曲面构成，如图。 图1 管道模型 空气的流动特性如下： 质量流量： m=0.816kg/s; 密度: ρ=1kg/m 3; 动力粘度：μ=0.0001kg/(m ·s); 流动温度： Tb=300K ； 流体其他热特性选择默认项。 流动初试条件： x 方向的速度=0.816m/s ； 湍动能=1m 2/s 2; 湍流耗散率=1×105m 2/s 3。 所有湍流模型中均采用增强壁面处理。 操作过程： 一、 完整波浪管道模型的数值模拟 （1） 计算 Re=uH/v=0.816×1/ (0.0001/1) =8160 Cf/2=0.0359Re -0.2=0.0359× (8160)-0.2=0.0059259 0628.00059259.0816.02 =?==f t C u u y +=u t y/v y=0.00159
（2）创建网格 本例为波浪形管道，管道壁面为我们所感兴趣的地方所以要局部细化。入口和出口处的边界网格设置如图。 图2 边网格 生成面网格 图3 管道网格 （3）运用Fluent进行计算 本例涉及热传递耦合，所以在fluent中启动能量方程，如图。 图4 能量方程
Fluent示例 鉴于网上Fluent免费资料很少，又缺少实例教程。所以，分享此文章，希望对大家有所帮助。 1.1问题描述 本示例为ansys-fluent15.0-指南中的，不过稍有改动。
1.2 Ug建模图 1.3 Workbench设置 项目设置如下图所示。（为了凸显示例，所以个项目名称没改动； 并且用两种添加项目方式分析，还增加了一个copy项，以供对比。）
说明：ansys workbench15.0与ug8.5（当然，也包括同一时期的solidworks、Pro/e等三维CAD软件）可无缝连接，支持ug8.5建立的模型，可直接导入到ansys workbench15.0中。 方法：在workbench中的Geometry点击右键，弹出快捷菜单，选择“browse”，浏览到以保存的文件，打开即可。个人感觉workbench 建模不方便。 1.4 DM处理 Workbench中的DM打开模型，将导入的模型在DM中切片处理，以减少分网、计算对电脑硬件的压力（处理大模型常用的方法，也可 称之为技巧）。最终效果，如下图所示。
为以后做Fluent方便，在这里要给感兴趣的面“取名”（最好是给每一个面都取名。这样，便于后续操作）。 方法是右键所选择的面，在弹出的对话框中“添加名称”即可，给“面”取“名“成功后，会在左边的tree Outline中显示相应的“名”。结果如下图所示（图中Symmetry有两个，有一个是错的，声明一下）
1.5 Mesh设置 如下图所示。 在Mesh中insert一个sizing项（右键Mesh，选Sizing即可），以便分体网格，其设置如下：
G. Falkovich, Fluid Mechanics: A Short Course for Physicists L.D. Landau and E.M. Lifshitz, “Fluid Mechanics” - a classic G.K. Batchelor, “An Introduction to Fluid Dynamics” - complements Landau G.B. Whitman; “Linear and Nonlinear Waves” - yet another great one J. Lighthill; “Waves in Fluids” - excellent and accessible U. Frisch; “Turbulence-The Legacy of A.N. Kolmogorov” – classic book on urbulence ala’ K41 A. Townsend; “The Structure of Turbulent Shear Flow” –classic book on urbulence in real systems 上面诸位推荐流体力学教材若干，我另外推荐一本可能更侧重计算流体力学(CFD)的书：Computational Methods for Fluid Dynamics 2002 Joel Henry Ferziger, Milovan Peri? 这本书不算太旧，作者是斯坦福计算流体力学专业的教授，公认的计算流体力学方面的专家，springer出品，质量应该不会太差。 推荐几本我自己学的书吧。我个人非常反感将流体力学讲成数学课的做法。 基础书： 1.Frank White, Fluid Mechanics 2.J.D. Anderson, Computational Fluid Dynamics 3.吴子牛，空气动力学 4.朱克勤，许春晓，粘性流体力学 进阶书： 1.Toro, Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics 2.D.C. Wilcox, Turbulence Modelling for CFD 3.Pope, Turbulent Flows 我来说一下，也是一个参考，也希望大家尽快上手，免得走弯路。 当初我在学习的时候（现在我依然在学习），看过很多计算流体力学和流体力学的书，当初我还分不清什么是计算流体力学和流体力学，有限体积有限差分，于是我把有关流体力学和计算流体力学的书都买了（下载）。 但我做的是计算流体力学——有限体积法的相关基础内容。如果你和我做的一样的内容： 1. 计算流体力学而非流体力学； 2. 有限体积法而非有限差分； 3. 需要获取普适性理论而非湍流、燃烧等； 推荐以下： 初级：《数值传热学》，中文。 初级：An Introduction to Computational Fluid Dynamics The Finite Volume Method 2nd Edition 中级：Computational Methods for Fluid Dynamics 这三本书已经没有必要评论。真正看过的都懂得。红色那本书我购入4本原版，赠送给我工作室的相关人员（好吧作为发起者目前没有经营收入，只能以书籍表示大家的支持）