Fluent求解对网格质量的要求

luent中一些问题----(目录)1 如何入门2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语2.1 理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）2.2 牛顿流体（Newtonian Fluid）和非牛顿流体（non-Newtonian Fluid）2.3 可压缩流体（Compressible Fluid）和不可压缩流体（Incompressible Fluid）2.4 层流（Laminar Flow）和湍流（Turbulent Flow）2.5 定常流动（Steady Flow）和非定常流动（Unsteady Flow）2.6 亚音速流动(Subsonic)与超音速流动（Supersonic）2.7 热传导（Heat Transfer）及扩散（Diffusion）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？3.1 离散化的目的3.2 计算区域的离散及通常使用的网格3.3 控制方程的离散及其方法3.4 各种离散化方法的区别4 常见离散格式的性能的对比（稳定性、精度和经济性）5 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？6 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？6.1 可压缩Euler及Navier-Stokes方程数值解6.2 不可压缩Navier-Stokes方程求解7 什么叫边界条件？有何物理意义？它与初始条件有什么关系？8 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？9 在网格生成技术中，什么叫贴体坐标系？什么叫网格独立解？10 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？11 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？12 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）？13 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？14 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？15 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？16 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？17 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18 24 在FLUENT运行计算时，为什么有时候总是出现“reversed flow”？其具体意义是什么？有没有办法避免？如果一直这样显示，它对最终的计算结果有什么样的影响26 什么叫问题的初始化？在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响？初始化中的“patch”怎么理解？27 什么叫PDF方法？FLUENT中模拟煤粉燃烧的方法有哪些？30 FLUENT运行过程中，出现残差曲线震荡是怎么回事？如何解决残差震荡的问题？残差震荡对计算收敛性和计算结果有什么影响？31数值模拟过程中，什么情况下出现伪扩散的情况？以及对于伪扩散在数值模拟过程中如何避免？32 FLUENT轮廓（contour）显示过程中，有时候标准轮廓线显示通常不能精确地显示其细节，特别是对于封闭的3D物体（如柱体），其原因是什么？如何解决？33 如果采用非稳态计算完毕后，如何才能更形象地显示出动态的效果图？34 在FLUENT的学习过程中，通常会涉及几个压力的概念，比如压力是相对值还是绝对值？参考压力有何作用？如何设置和利用它？35 在FLUENT结果的后处理过程中，如何将美观漂亮的定性分析的效果图和定量分析示意图插入到论文中来说明问题？36 在DPM模型中，粒子轨迹能表示粒子在计算域内的行程，如何显示单一粒径粒子的轨道（如20微米的粒子）？37 在FLUENT定义速度入口时，速度入口的适用范围是什么？湍流参数的定义方法有哪些？各自有什么不同？38 在计算完成后，如何显示某一断面上的温度值？如何得到速度矢量图？如何得到流线？39 分离式求解器和耦合式求解器的适用场合是什么？分析两种求解器在计算效率与精度方面的区别43 FLUENT中常用的文件格式类型：dbs，msh，cas，dat，trn，jou，profile等有什么用处？44 在计算区域内的某一个面（2D）或一个体（3D）内定义体积热源或组分质量源。

FLUENT参数设置1.网格设置：网格是影响仿真结果的重要因素，所以正确的网格设置非常重要。

(a)边界条件：首先，根据你的仿真模型，设置边界条件。

例如，如果你仿真的是空气流动在一个封闭空间中的问题，那么你需要设置墙壁、入口和出口的边界条件。

确保边界条件被准确地定义。

(b)网格划分：在网格划分中，你需要考虑网格精度和计算时间的平衡。

较精细的网格可以提供更准确的结果，但也会增加计算时间和内存需求。

所以要在增加精度和处理时间之间进行权衡。

(c)边界层网格：根据流场的特性，添加适当的边界层网格来更精确地捕捉均流条件。

(d)网格独立性：进行网格独立性分析，即通过在不同的网格细度上进行仿真，来判断模型结果是否收敛并保持一致。

2.物理模型设置：选择适当的物理模型是实现精确仿真的关键。

(a)流体模型：根据实际情况选择合适的流体模型。

例如，对于气体流动问题，可以选择标准的理想气体模型。

(b) 物理现象：考虑你希望研究或模拟的物理现象，并选择相应的模型。

例如，如果你希望研究湍流流动，可以选择湍流模型如k-epsilon模型。

(c)进一步模型设置：根据具体问题的特点，可以选择开启其他模型参数。

例如，对于多相流问题，需要开启相应的多相流模型。

3.数值设置：数值设置对于FLUENT的结果准确性和收敛性都有很大的影响。

(a)时间步长：根据仿真的时间尺度，选择适当的时间步长。

过大的时间步长可能导致不准确的结果，而过小的时间步长会增加计算时间。

(b)收敛准则：选择合适的收敛准则，例如残差的阈值。

一般来说，残差在迭代过程中应达到稳定状态，并且误差足够小。

(c)迭代方案：选择合适的求解器和预处理器。

FLUENT提供了多种求解器和预处理器的选择，根据具体问题进行设置。

4.结果输出：为了更好地理解仿真结果，合理的结果输出设置是必要的。

(a)监控参数：选择与你的研究目的相关的参数，如速度、温度、压力等，并设置相应的监控点。

(b)数值图表：选择合适的结果图表，如速度矢量图、压力分布图等，以更直观地观察结果。

CFD 计算对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格，二是网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。

对于面网格，可以设置平行于给定边的边界层网格，可以指定第二层与第一层的间距比，及总的层数。

对于体网格，也可以设置垂直于壁面方向的边界层，从而可以划分出高质量的贴体网格。

而其它通用的CAE 前处理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分析中不存在边界层问题，因而采用这种工具生成的网格难以满足CFD 计算要求，而Gambit 软件解决了这个特殊要求。

如果先在一条边上画密网格再在之上画边界层，边界层与网格能很好的对应起来如果直接在一条边上画边界层，则边界层横向之间的距离很宽怎么设置边界层横向之间的距离，即不用先画网格也能画出横向距离很密的边界层来？在划分边界层网格之前，用粘性网格间距计算器，计算出想要的y+值对应的第一层网格高度；第一层高度出来之后，关于网格的纵横向网格间距之比，也就是边界层第一层网格高度与横向间距之比，大概在1/sqrt(Re)，最为适宜；先在你要划边界层网格的边上划分线网格，然后再划分边界层。

gambit本人也用了一段时间，六面体网格四面体网格我都画过，但是最头疼的还是三维边界层网格的生成。

用gambit自带的边界层网格生成功能画出来的边界层网格经常达不到好的效果，或者对于复杂的外形根本就无法生成边界层网格。

为此我就采用手动设置边界层，但是比较费时间，效果还一般。

不知道大家是不是也遇到相似的问题，或者有更好的方法，请指点一下，先谢谢了！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？1、亚松驰（Under Relaxation）：所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减，以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。

用通用变量来写出时，为松驰因子（Relaxati on Factors）。

Fluent常见报错和计算错误Fluent 计算错误汇总：1. .fluent 不能显⽰图像在运⾏fluent 时，导⼊case 后，检查完grid，在显⽰grid 时，总是出现这样的错误Error message from graphics function Update_Display:Unable to Set OpenGL Rendering ContextError: FLUENT received a fatal signal SEGMENTA TION VIOLATION.Error Object: 解决办法：右键单击快捷⽅式，把⽬标由x:fluent.incntbinntx86fluent.exe改成：x:fluent.incntbinntx86fluent.exe 2d -driver msw如果还有三维的，可以再建⽴⼀个快捷⽅式改成：x:fluent.incntbinntx86fluent.exe 3d -driver msw这就可以直接调⽤了。

如果不是以上原因引起的话，也有可能是和别的软件冲突，如MATLAB 等，这也会使fluent ⽆法显⽰图像。

2:GAMBIT 安装后⽆法运⾏，出错信息是“unable find Exceed X Server”A. GAMBIT 需要装EXCEED 才能⽤。

gambit 的运⾏：先运⾏命令提⽰符，输⼊gambit，回车fluent 的运⾏：直接在开始－程序－Fluent Inc ⾥⾯3:Fluent 安装后⽆法运⾏，出错信息是“unable find/open license.datA. FLUENT 和GAMBIT 需要把相应license.dat ⽂件拷贝到FLUENT.INC/license ⽬录下4:出错信息：运⾏gambit 时提⽰找不到gambit ⽂件A. FLUENT 和GAMBIT 推荐使⽤默认安装设置，安装完GAMBIT 请设置环境变量，设置办法“开始－程序－FLUENT INC-Set Environment 另外设置完环境变量需要重启⼀下，否则仍会提⽰找不到环境变量。

1、实体、实面与虚体、虚面的区别在建模中，经常会遇到实...与虚...，而且虚体的计算域好像也可以进行计算并得到所需的结果，对二者的根本区别及在功能上的不同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。

对于虚体生成的计算网格，和实体生成的计算网格，在计算的时候没有区别，关键是看网格生成的质量如何，与实体虚体无关。

经常在作复杂模型计算的时候，大部分都是用的虚体，特别是从其他的建模软件里面导进来的复杂模型，基本上不能够生成实体。

至于计算的效果如何，与Fluent的设置和网格的质量有关，与模型无关。

2、什么叫问题的初始化？在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响？初始化中的“patch”怎么理解？问题的初始化就是在做计算时，给流场一个初始值，包括压力、速度、温度和湍流系数等。

理论上，给的初始场对最终结果不会产生影响，因为随着跌倒步数的增加，计算得到的流场会向真实的流场无限逼近，但是，由于Fluent等计算软件存在像离散格式精度（会产生离散误差）和截断误差等问题的限制，如果初始场给的过于偏离实际物理场，就会出现计算很难收敛，甚至是刚开始计算就发散的问题。

因此，在初始化时，初值还是应该给的尽量符合实际物理现象。

这就要求我们对要计算的物理场，有一个比较清楚的理解。

Fluent计算对网格质量的几个主要要求
Fluent计算对网格质量的几个主要要求
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。

FLUENT全参数设置FLUENT是一款流体力学仿真软件，用于通过求解流动和传热问题来模拟和分析各种工程现象。

在使用FLUENT进行仿真之前，我们需要进行全参数设置，以确保所得到的结果准确可靠。

本文将介绍FLUENT的全参数设置，并提供一些适用于新手的建议。

1.计算网格设置：计算网格是FLUENT仿真中最重要的因素之一、合适的网格划分能够很好地表达流场和传热场的特征。

在设置计算网格时，可以考虑以下几个因素：-网格类型：可以选择结构化网格或非结构化网格。

结构化网格具有规则排列的单元，易于生成和细化。

非结构化网格则适用于复杂的几何形状。

-网格密度：根据仿真需求和计算资源的限制，选择合适的网格密度。

一般来说，流动和传热现象较为复杂时，需要更密集的网格划分。

-边界层网格：在靠近流体边界处增加边界层网格可以更准确地捕捉边界层流动的细节。

-剪切层网格：对于具有高速剪切层的流动，应添加剪切层网格以更好地刻画流场。

2.物理模型设置：- 湍流模型：选择合适的湍流模型，如k-epsilon模型、Reynolds Stress Model(RSM)等。

根据流动领域的特点，选用合适的湍流模型能够更准确地预测湍流现象。

- 辐射模型：对于辐射传热问题，可以选择合适的辐射模型进行建模。

FLUENT提供了多种辐射模型，如P1模型、Discrete Ordinates模型等。

-传热模型：根据具体问题，选择适当的传热模型，如导热模型、对流传热模型等。

在选择传热模型时，需要考虑流体性质和边界条件等因素。

3.数值方法设置：数值方法的选择和设置对仿真结果的准确性和稳定性有很大影响。

以下是一些建议：-离散格式：选择合适的离散格式进行数值计算。

一般来说，二阶精度的格式足够满足大多数仿真需求。

-模拟时间步长：选择合适的模拟时间步长以保证数值稳定性。

一般来说，时间步长应根据流场的特性和稳定性来确定。

-松弛因子设置：对于迭代求解的过程，设置合适的松弛因子能够提高求解的收敛速度。

网格的读入和使用FLUENT可以从输入各种类型，各种来源的网格。

你可以通过各种手段对网格进行修改，如：转换和调解节点坐标系，对并行处理划分单元，在计算区域内对单元重新排序以减少带宽以及合并和分割区域等。

你也可以获取网格的诊断信息，其中包括内存的使用与简化，网格的拓扑结构，解域的信息。

你可以在网格中确定节点、表面以及单元的个数，并决定计算区域内单元体积的最大值和最小值，而且检查每一单元内适当的节点数。

以下详细叙述了FLUENT关于网格的各种功能。

（请参阅网格适应一章以详细了解网格适应的具体内容。

）网格拓扑结构FLUENT是非结构解法器，它使用内部数据结构来为单元和表面网格点分配顺序，以保持临近网格的接触。

因此它不需要i，j，k指数来确定临近单元的位置。

解算器不会要求所有的网格结构和拓扑类型，这使我们能够灵活使用网格拓扑结构来适应特定的问题。

二维问题，可以使用四边形网格和三角形网格，三维问题，可以使用六面体、四面体，金字塔形以及楔形单元，具体形状请看下面的图形。

FLUENT可以接受单块和多块网格，以及二维混合网格和三维混合网格。

另外还接受FLUENT有悬挂节点的网格（即并不是所有单元都共有边和面的顶点），有关悬挂节点的详细信息请参阅“节点适应”一节。

非一致边界的网格也可接受（即具有多重子区域的网格，在这个多重子区域内，内部子区域边界的网格节点并不是同一的）。

详情请参阅非一致网格Figure 1: 单元类型可接受网格拓扑结构的例子正如网格拓扑结构一节所说，FLUENT可以在很多种网格上解决问题。

图1—11所示为FLUENT的有效网格。

O型网格，零厚度壁面网格，C型网格，一致块结构网格，多块结构网格，非一致网格，非结构三角形，四边形和六边型网格都是有效的。

Note that while FLUENT does not require a cyclic branch cut in an O-type grid，it will accept a grid that contains one.Figure 1: 机翼的四边形结构网格Figure 2:非结构四边形网格Figure 3: 多块结构四边形网格Figure 4: O型结构四边形网格Figure 5: 降落伞的零厚度壁面模拟Figure 6: C型结构四边形网格Figure 7:三维多块结构网格Figure 8: Unstructured Triangular Grid for an AirfoilFigure 9:非结构四面体网格Figure 10:具有悬挂节点的混合型三角形/四边形网格Figure 11:非一致混合网格for a Rotor-Stator Geometry选择适当的网格类型FLUENT在二维问题中可以使用由三角形、四边形或混合单元组成的网格，在三维问题中可以使用四面体，六面体，金字塔形以及楔形单元，或者两种单元的混合。

谈谈FLUENT中⽹格质量的问题谈谈Fluent中⽹格质量的问题中⽹格质量的问题我们在fluent计算中经常碰到⽹格划分质量的问题，如果要得到⾼质量的⽹格划分需要注意哪些问题？其具体的依据是什么啊？个⼈认为主要有三项：⽹格的正交性，雅可⽐值，扭⾓，和光滑性。

对于⼀般的CFD程序，结构化⽹格要求正交性和光滑性要⽐较好，但是对于FLUENT这样基于⾮结构⽹格的，尤其是其中程序中加⼊了很多加快收敛速度的⽅法的软件，后者要求就不要太⾼。

因此真正需要考虑⽹格影响的，⼀般应该在基于结构⽹格的软件上才需要。

基于⾮结构⽹格的有限体积法，计算通量的时候存在相邻节点的通量计算本⾝就可能存在计算误差，所以精度始终有限，顺便说⼀下，对于FLUENT，顶多⼆阶离散格式就够了，⽽且绰绰有余。

甚⾄诸多⼯程师认为⼀阶精度⾜够⽤于⼯程计算，因为FLUENT的内核算法缺陷在于，其在计算中的误差远远达不到⼆阶的精度。

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。