Fluent 资料集合(续)
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VOF模型所谓VOF 模型(详见第20.2节),是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。
当需要得到一种或多种互不相融流体间的交界面时,可以采用这种模型。
在VOF模型中,不同的流体组分共用着一套动量方程,计算时在全流场的每个计算单元内,都记录下各流体组分所占有的体积率。
VOF 模型的应用例子包括分层流,自由面流动,灌注,晃动,液体中大气泡的流动,水坝决堤时的水流,对喷射衰竭(jet breakup)(表面张力)的预测,以及求得任意液-气分界面的稳态或瞬时分界面。
20.1.1VOF 模型的概述及局限(Overview and Limitations of the VOF Model)概述(Overview)VOF 模型通过求解单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的volume fraction 来模拟两种或三种不能混合的流体。
典型的应用包括预测,jet breakup、流体中大泡的运动(the motion of large bubbles in a liquid)、the motion of liquid after a dam break 和气液界面的稳态和瞬态处理(the steady or transient tracking ofany liquid-gas interface)。
局限(limitations)下面的一些限制应用于FLUENT 中的VOF 模型:★你必须使用segregated solver. VOF 模型不能用于coupled solvers.★所有的控制容积必须充满单一流体相或者相的联合;VOF 模型不允许在那些空的区域中没有任何类型的流体存在。
★只有一相是可压缩的。
2★Streamwise periodic flow (either specified mass flow rate or specified pressure drop) cannot be modeled when the VOF model is used.★Species mixing and reacting flow cannot be modeled when the VOF model is used.★大涡模拟紊流模型不能用于VOF 模型。
多相流算例多相流模拟介绍在自然界和工程问题中会遇到大量的多相流动。
物质一般具有气态、液态和固态三相,但是多相流系统中相的概念具有更为广泛的意义。
在多项流动中,所谓的“相”可以定义为具有相同类别的物质,该类物质在所处的流动中具有特定的惯性响应并与流场相互作用。
多相流动模式根据多相流系统中相的概念,按照下面的原则对多相流分成如下几类:∙气-液或者液-液两相流:o气泡流动:连续流体中的气泡或者液泡。
o液滴流动:连续气体中的离散流体液滴。
o活塞流动: 在连续流体中的大的气泡o分层自由面流动:由明显的分界面隔开的非混合流体流动。
∙气-固两相流:o充满粒子的流动:连续气体流动中有离散的固体粒子。
o气动输运:流动模式依赖诸如固体载荷、雷诺数和粒子属性等因素。
最典型的模式有沙子的流动,泥浆流,填充床,以及各向同性流。
o流化床:由一个盛有粒子的竖直圆筒构成,气体从一个分散器导入筒内。
从床底不断充入的气体使得颗粒得以悬浮。
改变气体的流量,就会有气泡不断的出现并穿过整个容器,从而使得颗粒在床内得到充分混合。
∙液-固两相流o泥浆流:流体中的颗粒输运。
液-固两相流的基本特征不同于液体中固体颗粒的流动。
在泥浆流中,Stokes数通常小于1。
当Stokes数大于1时,流动成为流化(fluidization)了的液-固流动。
o水力运输: 在连续流体中密布着固体颗粒o沉降运动: 在有一定高度的成有液体的容器内,初始时刻均匀散布着颗粒物质。
随后,流体将会分层,在容器底部因为颗粒的不断沉降并堆积形成了淤积层,在顶部出现了澄清层,里面没有颗粒物质,在中间则是沉降层,那里的粒子仍然在沉降。
在澄清层和沉降层中间,是一个清晰可辨的交界面。
∙三相流(上面各种情况的组合)多相系统的例子各流动模式对应的例子如下:∙气泡流例子:抽吸,通风,空气泵,气穴,蒸发,浮选,洗刷∙液滴流例子:抽吸,喷雾,燃烧室,低温泵,干燥机,蒸发,气冷,刷洗∙活塞流例子:管道或容器内有大尺度气泡的流动∙分层自由面流动例子:分离器中的晃动,核反应装置中的沸腾和冷凝∙粒子负载流动例子:旋风分离器,空气分类器,洗尘器,环境尘埃流动∙风力输运例子:水泥、谷粒和金属粉末的输运∙流化床例子:流化床反应器,循环流化床∙泥浆流例子:泥浆输运,矿物处理∙水力输运例子:矿物处理,生物医学及物理化学中的流体系统∙沉降例子:矿物处理多相建模方法计算流体力学的进展为深入了解多相流动提供了基础。
(完整版)fluent求解器资料编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望((完整版)fluent求解器资料)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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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。
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;3.Maxium 'aspect-ratio': 1表示最好。
FLUENT全攻略流体中文网倾情奉献 雷锋精神永放光芒!2005年3月5日版权声明本书乃周华站长、孙为民、徐丽、宋剑的个人工作成果,仅供流体中文网网友下载交流之用,请下载后24小时内删除。
本网对书中内容不承担任何法律责任,请谨慎使用!祝大家身体健康,万事如意!2005年3月5日星期六 纪年学习雷锋四十二周年FLUENT6.1全攻略第一篇 FLUENT基础知识第一章 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%。
在我们进行的网上调查中发现,FLUENT在中国也是得到最广泛使用的CFD软件。
因此,我们将在这本书中为大家全面介绍FLUENT的相关知识,希望能让您的CFD分析工作变得轻松起来。
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。
本章将概要地介绍FLUENT软件的以下几个方面:(1)FLUENT软件的基本特点。
(2)FLUENT、GAMBIT、TECPLOT和EXCEED的安装和运行。
(3)FLUENT的用户界面。
(4)FLUENT如何读入和输出文件。
(5)FLUENT中使用的单位制。
(6)如何规划计算过程。
(5)FLUENT的基本算法。
1.1FLUENT软件概述1.1.1网格划分技术在使用商用CFD软件的工作中,大约有80%的时间是花费在网格划分上的,可以说网格划分能力的高低是决定工作效率的主要因素之一。
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。
FLUENT划分网格的途径有两种:一种是用FLUENT提供的专用网格软件GAMBIT 进行网格划分,另一种则是由其他的CAD软件完成造型工作,再导入GAMBIT中生成网1FLUENT6.1全攻略格。
1. Fluent计算中对网格质量的要求1)网格质量参数: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)2)网格质量对于计算收敛的影响:高Skewness的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness的单元。
举个例子:共有112,000个单元,仅有7个单元的Skewness超过了0.95,在进行到73步迭代时计算就发散了!高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。
也就是说,Aspect Ratio 尽量控制在推荐值之内。
3)网格质量对精度的影响:相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么高连续方程残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
4)网格单元形状的影响:非结构网格比结构网格的截断误差大,因此,为提高计算精度计,请大家尽量使用结构网格,对于复杂几何,在近壁这些对流动影响较大的地方尽量使用结构网格,在其他次要区域使用非结构网格。
2. 关于fluent模拟的论文不好发发CFD专业期刊估计不行,但发一些应用型的期刊应该可以,见过不少。
数值与实验结果对比是必不可少的,如果没有实验对比,就难了。
好不好发看你模拟的什么?模拟的深度!简单的两维的常温常压的空气流场模拟应该不好发!你要是模拟的3维的模拟国际前沿问题,考虑了别人没有考虑的东西,好发的很!Fluent做出的东西,一来看,有没有相关的实验数据作对比,或者是验证你做的模型.二来,你自己做理论模型的研究,加入到Fluent中去;还是有希望的.一般的比较好发,我们实验室全是做模拟的,就发有个叫计算机与应用化学的。
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,2011:114-1162.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;Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的,它是基于密度法的求解器,求解的控制方程是矢量形式的,主要离散格式有Roe,AUSM+,该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力,但目前格式没有添加任何限制器,因此还不太完善;它只有Coupled的算法;对于低速问题,他们是使用Preconditioning方法来处理,使之也能够计算低速问题。
圆形喷嘴内流动与传热的数值模拟问题描述:空气高速通过一个圆形喷嘴,进口压力为101325 Pa,计算喷嘴内的压力、温度分布及马赫数。
截面面积为A:A =0.2+x2,-0.5 < x < 1.5, 出口压力为3738.9 Pa,温度为300K。
该问题中所说的压力皆为相对压力。
圆形喷嘴的结构如图1所示。
图1 圆形喷嘴结构图在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器,针对在圆形喷嘴内的定常流动进行求解。
在求解过程中,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。
本题涉及到:一、利用GAMBIT建立圆形喷嘴计算模型(1)在PROE中画出圆形喷嘴的图形;(2)将PROE图形输出为*.stp的文件格式;(3)用GAMBIT读入上面输出的*.stp文件;(4)对各条边定义网格节点的分布;(5)在面内创建网格;(6)定义边界类型;(7)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、压力场与温度场。
一、前处理——用PROE画出喷嘴结构图并导入GAMBIT中由于喷嘴的横截面是圆形的,喷嘴内的流动是轴对称流动,故其几何图形可以简化为二维的,然后进行流动与传热的数值模拟。
在PROE中按所给的函数关系画出圆形喷嘴的曲线图,画完后输出为shenmeng.stp 的文件,点击保存到的设定的文件夹中。
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2所示。
在ID右侧的文本框内填入:D: \penzui点击Accept后,即建立了一个新的文件。
图2建立新文件对话框图3导入PROE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。