ANSYS FLUENT官方培训教程08物理模型
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fluent教程Fluent是一款由Ansys开发的计算流体动力学(CFD)软件,广泛应用于工程领域,特别是在流体力学仿真方面。
本教程将介绍一些Fluent的基本操作,帮助初学者快速上手。
1. 启动Fluent首先,双击打开Fluent的图形用户界面(GUI)。
在启动页面上,选择“模拟”(Simulate)选项。
2. 创建几何模型在Fluent中,可以通过导入 CAD 几何模型或使用自带的几何建模工具来创建模型。
选择合适的方法,创建一个几何模型。
3. 定义网格在进入Fluent之前,必须生成一个网格。
选择合适的网格工具,如Ansys Meshing,并生成网格。
确保网格足够精细,以便准确地模拟流体力学现象。
4. 导入网格在Fluent的启动页面上,选择“导入”(Import)选项,并将所生成的网格文件导入到Fluent中。
5. 定义物理模型在Fluent中,需要定义所模拟流体的物理属性以及边界条件。
选择“物理模型”(Physics Models)选项,并根据实际情况设置不同的物理参数。
6. 设置边界条件在模型中,根据实际情况设置边界条件,如入口速度、出口压力等。
选择“边界条件”(Boundary Conditions)选项,并给出相应的数值或设置。
7. 定义求解器选项在Fluent中,可以选择不同的求解器来解决流体力学问题。
根据实际情况,在“求解器控制”(Solver Control)选项中选择一个合适的求解器,并设置相应的参数。
8. 运行仿真设置完所有的模型参数后,点击“计算”(Compute)选项,开始运行仿真。
等待仿真过程完成。
9. 后处理结果完成仿真后,可以进行结果的后处理,如流线图、压力分布图等。
选择“后处理”(Post-processing)选项,并根据需要选择相应的结果显示方式。
10. 分析结果在后处理过程中,可以进行结果的分析。
比较不同参数的变化,探索流体流动的特点等。
以上是使用Fluent进行流体力学仿真的基本流程。
第08章fluent基本物理模型基本物理模型本章介绍了FLUENT所提供的基本物理模型以及相关的定义和使用。
基本物理模型概述FLUENT提供了从不可压到可压、层流、湍流等很大范围模拟能力。
在FLUENT 中,输运现象的数学模型与所模拟的几何图形的复杂情况是结合在一起的。
FLUENT应用的例子包括层流非牛顿流的模拟,涡轮机和汽车引擎的湍流热传导,锅炉内煤炭粉碎机的燃烧,可压射流,空气动力外流,以及固体火箭发动机的可压化学反应流。
为了与工业应用相结合,FLUENT提供了很多有用的功能。
如多孔介质,块参数(风扇和热交换),周期性流动和热传导,涡流,以及移动坐标系模型。
移动参考系模型可以模拟单一或者多个参考系。
FLUENT还提供了时间精度滑动网格方法以及计算时间平均流动流场的混合平面模型,滑动网格方法在模拟涡轮机多重过程中很有用。
FLUENT中另一个很有用的模型是离散相模型,这个模型何以用于分析喷雾和粒子流。
,多项流模型可以用于预测射流的破散以及大坝塌陷之后流体的运动,气穴现象,沉淀和分离。
湍流模型是FLUENT中很重要的一部分,湍流会影响到其它的物理现象如浮力和可压缩性。
湍流模型提供了很大的应用范围,而不需要对特定的应用做出适当的调节,而且它涵括了其它物理现象的影响,如浮力和可压缩性。
通过使用扩展壁面函数和区域模型,它可以对近壁面的精度问题有很好的考虑。
各种热传导模式可以被模拟,其中包括具有或不具有其它复杂性如变化热传导的,多孔介质的自然的、受迫的以及混合的对流。
模拟相应介质的辐射模型及子模型的设定通常可以将燃烧的复杂性考虑进来。
FLUENT一个最强大的功能就是它可以通过耗散模型或者和概率密度函数模型来模拟燃烧现象。
对于燃烧应用十分有用的其它模型也可以在FLUENT中使用,其中包括碳和液滴的燃烧以及污染形成模型。
连续性和动量方程对于所有的流动,FLUENT都是解质量和动量守恒方程。
对于包括热传导或可压性的流动,需要解能量守恒的附加方程。
第二章,基本物理模型无论是可压、还是不可压流动,无论是层流还是湍流问题,FLUENT都具有很强的模拟能力。
FLUENT提供了很多数学模型用以模拟复杂几何结构下的输运现象(如传热与化学反应)。
该软件能解决比较广泛的工程实际问题,包括处理设备内部过程中的层流非牛顿流体流动,透平机械和汽车发动机过程中的湍流传热过程,锅炉炉里的粉煤燃烧过程,还有可压射流、外流气体动力学和固体火箭中的可压反应流动等。
为了能模拟工业设备和过程中的流动及相关的输运现象,FLUENT提供了许多解决工程实际问题的选择,其中包括多空介质流动,(风扇和热交换器)的集总参量计算,流向周期流动与传热,有旋流动和动坐标系下流动问题。
随精确时间滑移网格的动坐标方法可以模拟计算涡轮流动问题。
FLUENT还提供了离散相模型用以模拟喷雾过程或者稀疏颗粒流动问题。
还有些两相流模型可供大家选用。
第一节,连续和动量方程对于所有流动,FLUENT都求解质量和动量守恒方程。
对于包含传热或可压性流动,还需要增加能量守恒方程。
对于有组分混合或者化学反应的流动问题则要增加组分守恒方程,当选择pdf 模型时,需要求解混合分数及其方差的守恒方程。
如果是湍流问题,还有相应的输运方程需要求解。
下面给出层流的守恒方程。
2.1.1 质量守恒方程2-1该方程是质量守恒的总的形式,可以适合可压和不可压流动。
源项是稀疏相增加到连续相中的质量,(如液体蒸发变成气体)或者质量源项(用户定义)。
对于二维轴对称几何条件,连续方程可以写成:2-2式中,x是轴向坐标;r是径向坐标,u和v分别是轴向和径向速度分量。
2.1.2 动量守恒方程惯性坐标系下,i方向的动量守恒方程为:2-3式中,p是静压;是应力张量,定义为:,,是重力体积力和其它体积力(如源于两相之间的作用),还可以包括其它模型源项或者用户自定义源项。
对于二维轴对称几何条件,轴向和轴向的动量守恒方程分别为:2-4和2-5w是旋流速度。
fluent教程Fluent是一款用于计算流体力学的计算机软件,它是ANSYS公司的旗舰产品之一。
Fluent基于有限体积法和领域分解算法,可以模拟和分析流体的流动、传热、传质等物理现象。
Fluent的使用教程可以帮助用户快速上手并熟练使用该软件。
首先,用户需要了解Fluent的界面和基本操作。
Fluent的界面分为几个主要区域,包括几何建模、网格生成、求解器设置、结果显示等。
用户可以通过Fluent的菜单、工具栏和命令窗口进行软件操作。
其次,了解Fluent的建模和求解过程是非常重要的。
用户可以通过导入几何模型或使用内置的几何建模工具创建计算模型。
然后,用户需要进行网格生成以定义计算域和网格。
Fluent提供了多种不同的网格生成方法,如结构化网格、非结构化网格、混合网格等。
在进行求解之前,用户需要对物理模型进行设置。
Fluent支持多种物理模型,如流动模型、传热模型、化学反应模型等。
用户可以根据实际情况选择合适的物理模型并进行参数设置。
然后,用户可以选择求解器类型和求解算法,开始求解过程。
求解完成后,用户可以对结果进行后处理。
Fluent提供了丰富的后处理工具,如流线图、矢量图、剖面图等,可以帮助用户分析和可视化计算结果。
用户可以通过后处理工具对结果进行查看、修改和导出。
此外,Fluent还提供了一些高级功能和技巧,如数据导入导出、多物理场耦合、优化计算设置等。
用户可以根据自己的需求和实际情况进一步学习和使用这些功能。
总之,Fluent是一款功能强大的流体力学计算软件,通过学习Fluent的使用教程,用户可以快速掌握软件的操作和功能,实现流体力学模拟和分析的目标。
同时,用户还可以根据自己的需求和实际情况深入学习和应用Fluent的高级功能和技巧,提高计算效率和模拟精度。
AnsysFluent基础详细⼊门教程(附简单算例)Ansys Fluent基础详细⼊门教程(附简单算例)当你决定使FLUENT解决某⼀问题时,⾸先要考虑如下⼏点问题:定义模型⽬标:从CFD模型中需要得到什么样的结果?从模型中需要得到什么样的精度;选择计算模型:你将如何隔绝所需要模拟的物理系统,计算区域的起点和终点是什么?在模型的边界处使⽤什么样的边界条件?⼆维问题还是三维问题?什么样的⽹格拓扑结构适合解决问题?物理模型的选取:⽆粘,层流还湍流?定常还是⾮定常?可压流还是不可压流?是否需要应⽤其它的物理模型?确定解的程序:问题可否简化?是否使⽤缺省的解的格式与参数值?采⽤哪种解格式可以加速收敛?使⽤多重⽹格计算机的内存是否够⽤?得到收敛解需要多久的时间?在使⽤CFD分析之前详细考虑这些问题,对你的模拟来说是很有意义的。
第01章fluent介绍及简单算例 (2)第02章fluent⽤户界⾯22 (3)第03章fluent⽂件的读写 (5)第04章fluent单位系统 (8)第05章fluent⽹格 (10)第06章fluent边界条件 (36)第07章fluent流体物性 (55)第08章fluent基本物理模型 (63)第11章传热模型 (75)第22章fluent 解算器的使⽤ (82)第01章fluent介绍及简单算例FLUENT是⽤于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。
对于⼤梯度区域,如⾃由剪切层和边界层,为了⾮常准确的预测流动,⾃适应⽹格是⾮常有⽤的。
FLUENT解算器有如下模拟能⼒:●⽤⾮结构⾃适应⽹格模拟2D或者3D流场,它所使⽤的⾮结构⽹格主要有三⾓形/五边形、四边形/五边形,或者混合⽹格,其中混合⽹格有棱柱形和⾦字塔形。
(⼀致⽹格和悬挂节点⽹格都可以)●不可压或可压流动●定常状态或者过渡分析●⽆粘,层流和湍流●⽜顿流或者⾮⽜顿流●对流热传导,包括⾃然对流和强迫对流●耦合热传导和对流●辐射热传导模型●惯性(静⽌)坐标系⾮惯性(旋转)坐标系模型●多重运动参考框架,包括滑动⽹格界⾯和rotor/stator interaction modeling的混合界⾯●化学组分混合和反应,包括燃烧⼦模型和表⾯沉积反应模型●热,质量,动量,湍流和化学组分的控制体源●粒⼦,液滴和⽓泡的离散相的拉格朗⽇轨迹的计算,包括了和连续相的耦合●多孔流动●⼀维风扇/热交换模型●两相流,包括⽓⽳现象●复杂外形的⾃由表⾯流动上述各功能使得FLUENT具有⼴泛的应⽤,主要有以下⼏个⽅⾯●Process and process equipment applications●油/⽓能量的产⽣和环境应⽤●航天和涡轮机械的应⽤●汽车⼯业的应⽤●热交换应⽤●电⼦/HV AC/应⽤●材料处理应⽤●建筑设计和⽕灾研究总⽽⾔之,对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说,FLUENT是很理想的软件。
Ansys Fluent基础详细入门教程(附简单算例)当你决定使FLUENT解决某一问题时,首先要考虑如下几点问题:定义模型目标:从CFD模型中需要得到什么样的结果?从模型中需要得到什么样的精度;选择计算模型:你将如何隔绝所需要模拟的物理系统,计算区域的起点和终点是什么?在模型的边界处使用什么样的边界条件?二维问题还是三维问题?什么样的网格拓扑结构适合解决问题?物理模型的选取:无粘,层流还湍流?定常还是非定常?可压流还是不可压流?是否需要应用其它的物理模型?确定解的程序:问题可否简化?是否使用缺省的解的格式与参数值?采用哪种解格式可以加速收敛?使用多重网格计算机的内存是否够用?得到收敛解需要多久的时间?在使用CFD分析之前详细考虑这些问题,对你的模拟来说是很有意义的。
第01章fluent介绍及简单算例 (2)第02章fluent用户界面22 (3)第03章fluent文件的读写 (5)第04章fluent单位系统 (8)第05章fluent网格 (10)第06章fluent边界条件 (36)第07章fluent流体物性 (55)第08章fluent基本物理模型 (63)第11章传热模型 (75)第22章fluent 解算器的使用 (82)第01章fluent介绍及简单算例FLUENT是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。
对于大梯度区域,如自由剪切层和边界层,为了非常准确的预测流动,自适应网格是非常有用的。
FLUENT解算器有如下模拟能力:●用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场,它所使用的非结构网格主要有三角形/五边形、四边形/五边形,或者混合网格,其中混合网格有棱柱形和金字塔形。
(一致网格和悬挂节点网格都可以)●不可压或可压流动●定常状态或者过渡分析●无粘,层流和湍流●牛顿流或者非牛顿流●对流热传导,包括自然对流和强迫对流●耦合热传导和对流●辐射热传导模型●惯性(静止)坐标系非惯性(旋转)坐标系模型●多重运动参考框架,包括滑动网格界面和rotor/stator interaction modeling的混合界面●化学组分混合和反应,包括燃烧子模型和表面沉积反应模型●热,质量,动量,湍流和化学组分的控制体源●粒子,液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算,包括了和连续相的耦合●多孔流动●一维风扇/热交换模型●两相流,包括气穴现象●复杂外形的自由表面流动上述各功能使得FLUENT具有广泛的应用,主要有以下几个方面●Process and process equipment applications●油/气能量的产生和环境应用●航天和涡轮机械的应用●汽车工业的应用●热交换应用●电子/HV AC/应用●材料处理应用●建筑设计和火灾研究总而言之,对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说,FLUENT是很理想的软件。
第二章,基本物理模型无论是可压、还是不可压流动,无论是层流还是湍流问题,FLUENT 都具有很强的模拟能力。
FLUENT 提供了很多数学模型用以模拟复杂几何结构下的输运现象(如传热与化学反应)。
该软件能解决比较广泛的工程实际问题,包括处理设备内部过程中的层流非牛顿流体流动,透平机械和汽车发动机过程中的湍流传热过程,锅炉炉里的粉煤燃烧过程,还有可压射流、外流气体动力学和固体火箭中的可压反应流动等。
为了能模拟工业设备和过程中的流动及相关的输运现象,FLUENT 提供了许多解决工程实际问题的选择,其中包括多空介质流动,(风扇和热交换器)的集总参量计算,流向周期流动与传热,有旋流动和动坐标系下流动问题。
随精确时间滑移网格的动坐标方法可以模拟计算涡轮流动问题。
FLUENT 还提供了离散相模型用以模拟喷雾过程或者稀疏颗粒流动问题。
还有些两相流模型可供大家选用。
第一节,连续和动量方程对于所有流动,FLUENT 都求解质量和动量守恒方程。
对于包含传热或可压性流动,还需要增加能量守恒方程。
对于有组分混合或者化学反应的流动问题则要增加组分守恒方程,当选择pdf 模型时,需要求解混合分数及其方差的守恒方程。
如果是湍流问题,还有相应的输运方程需要求解。
下面给出层流的守恒方程。
2.1.1 质量守恒方程m i iS u x t =∂∂+∂∂)(ρρ 2-1 该方程是质量守恒的总的形式,可以适合可压和不可压流动。
源项m S 是稀疏相增加到连续相中的质量,(如液体蒸发变成气体)或者质量源项(用户定义)。
对于二维轴对称几何条件,连续方程可以写成:m S rv v r u x t =+∂∂+∂∂+∂∂ρρρρ)()( 2-2 式中,x 是轴向坐标;r 是径向坐标,u 和v 分别是轴向和径向速度分量。
2.1.2 动量守恒方程惯性坐标系下,i 方向的动量守恒方程为: i i jij i j i j i F g c x p u u x u t ++∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂ρτρρ)()( 2-3 式中,p 是静压;ij τ是应力张量,定义为:ijl l ij j i ij x u x u x u δμμτ∂∂-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂=32 ,i g ρ,i F 是重力体积力和其它体积力(如源于两相之间的作用),i F 还可以包括其它模型源项或者用户自定义源项。