fluent求解器

利用FLUENT 3D求解器求解一、在FLUENT中读入网格文件，检查网格并定义长度单位1、启动FLUENT，进入3D模式操作：开始→程序→FLUENT→3d→Run，进入FLUENT。

2、读入网格文件操作：File→Read→Case，选择在Gambit中绘制的网格文件.msh文件，点击OK完成数据读入。

3、调整网格尺寸比例操作：Grid→Scale打开“Scale Grid”对话框（1）在Units Conversion 下的Grid Was Created In 右侧列表中选择合适的单位如：cm （在gambit中一般是以m为单位，要转化成fluent对应的单位cm）；（2）点击Change length Units: 此时左侧的Scale Factors下的X，Y，Z项都变为0.01。

（3）点击下边的Scale按钮：此时，Domain Extents下的单位由m变成cm；并给出区域的范围；（4）点击Close关闭对话框。

4、检查网格操作：Grid→CheckFluent会对网格进行各种检查并在信息反馈窗口显示检查过程和结果，其中要注意保持最小体积为正值。

5、显示网格操作：Display→Grid打开网格显示对话框后，点击Display。

注意：用鼠标右键点击边界线，则在信息反馈窗口内将显示此边界的类型等信息。

也可用此方法检查任何内部节点和网格线的信息。

二、创建计算模型1、设置求解器操作：Define→Models→Solver（1）在Solver项选择Segregated；（2）在Formulation项选择Implicit；（3）在Space项选择3D；（4）在Time项选择Unsteady；（5）Velocity Formulation，Unsteady Formulation保持默认值；（6）点击OK。

2、定义多相流模型操作：Define→Models→Multiphase（1）在Model项选择Volume of Fluid；（2）在Number of Phase下选2；（3）在VOF Scheme项选择Geo-Reconstruct，Courant Number保持默认值；（fluent6.3.26里边VOF Scheme选expicity。

FLUENT中的求解器、算法和离散方法作为一个非科班出身的CFD工程师，一开始常常被CFD软件里各种概念搞的晕头转向。

最近终于静下心来看了看CFD理论的书，理清了一些概念。

就此写一遍博文，顺便整理一下所学内容。

I 求解器：FLUENT中求解器的选择在如下图所示界面中设置：FLUENT中的求解器主要是按照是否联立求解各控制方程来区分的，详见下图：II 算法：算法是求解时的策略，即按照什么样的方式和步骤进行求解。

FLUENT中算法的选择在如下图所示的界面中设置：这里简单介绍一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和适用范围。

SIMPLE算法：基本思想如前面讲求解器的那张图中解释分离式求解器的例子所示的一样，这里再贴一遍：1.假设初始压力场分布。

2.利用压力场求解动量方程，得到速度场。

3.利用速度场求解连续性方程，使压力场得到修正。

4.根据需要，求解湍流方程及其他方程5.判断但前计算是否收敛。

若不收敛，返回第二步。

简单说来，SIMPLE算法就是分两步走：第一步预测，第二步修正，即预测－修正。

SIMPLC算法：是对SIMPLE算法的一种改进，其计算步骤与SIMPLE算法相同，只是压力修正项中的一些系数不同，可以加快迭代过程的收敛。

PISO算法：比SIMPLE算法增加了一个修正步，即分三步：第一步预测，第二步修正得到一个修正的场分布，第三步在第二步基础上在进行一侧修正。

即预测－修正－修正。

PISO算法在求解瞬态问题时有明显优势。

对于稳态问题可能SIMPLE 或SIMPLEC更合适。

如果你实在不知道该如何选择，就保持FLUENT的默认选项好了。

因为默认选项可以很好解决70％以上的问题，而且对于大部分出了问题的计算来说，也很少是因为算法选择不恰当所致。

III 离散方法：离散方法是指按照什么样的方式将控制方程在网格节点离散，即将偏微分格式的控制方程转化为各节点上的代数方程组。

FLUENT中离散方法的选择在如下图所示的界面中设置：简单介绍常用的几种离散方法：一阶迎风格式/ Fisrst order upwind：一阶迎风格式考虑了流动方向，可以得到物理上看起来合理的解。

使用求解器数值格式概况FLUENT提供两种数值求解方法：分离解法("FLUENT/UNS")和耦合解法("RAMPANT")。

Fluent的两种解法都可以解守恒型积分方程，其中包括动量、能量、质量以及其他标量如湍流和化学组分的守恒。

在两种情况下都应用了控制体技术，它包括：使用计算网格对流体区域进行划分对控制方程在控制区域内进行积分以建立代数方程，这些代数方程中包括各种相关的离散变量如：速度、压力、温度以及其他的守恒标量离散方程的线化以及获取线性方程结果以更新相关变量的值两种数值方法采用相似的离散过程——有限体积，但线化的方法以及离散方程的解法是不同的。

首先我们在离散解法与耦合解法中讨论一般的解法，然后讨论一下线性显式与隐式中的线化方法分离解方法分离求解器原来是FLUENT 4和FLUENT/UNS所用的算法。

使用该方法，控制方程是分离解出的（即：一个一个的解）。

因为控制方程是非线性的（还是耦合的），所以在得到收敛解之前，必须进行迭代。

下面是对每步迭代的介绍：1. 在当前解的基础上，更新流体属性（如果计算刚刚开始，流体的属性用初始解来更新）2. 为了更新流场，u，v和w的动量方程用当前压力和表面质量流量按顺序解出。

3. 因为第一步得到的速度可能在局部不满足连续性方程，所以从连续性方程和线化动量方程推导出压力校正的泊松方程。

然后解出压力校正方程获取压力和速度场以及表面质量流量的必要校正从而满足连续性方程。

4. 在适当的地方，用前面更新的其它变量的数值解出湍流、能量、组分与及辐射等标量。

5. 当包含相间耦合时，可以用离散相轨迹计算来更新连续相的源项。

6. 检查设定的方程的收敛性。

直到满足收敛判据才会结束上述步骤。

Figure 1: 分离求解器方法概述耦合解方法耦合求解器原来用于RAMPANT。

该方法同时解连续性、动量、能量以及组分输运的控制方程（即：耦合在一起）。

FLUENT求解器的结构以及使用方法FLUENT是一种流体动力学仿真软件，由ANSYS公司开发的。

它被广泛应用于工程领域，用于模拟、分析和优化涉及流体运动的问题。

FLUENT的结构主要包括以下几个方面：网格预处理、求解器设置、模型和边界条件、求解计算、后处理和结果分析等。

首先是网格预处理，网格是模拟流体运动的基础。

FLUENT支持多种网格类型，包括结构化网格和非结构化网格。

用户可以使用FLUENT的网格生成工具或其他第三方软件来生成网格。

在网格预处理过程中，用户需要检查网格质量，包括网格的网格精度和网格的规则性，以确保获得准确和可靠的模拟结果。

接下来是求解器设置。

FLUENT提供了多种不同的求解器选项，包括湍流模型、物理模型和辐射模型等。

用户可以根据需要选择适合的求解器。

此外，用户还可以定义计算的边界条件和其他设置参数，以便获得准确和可靠的模拟结果。

然后是模型和边界条件。

用户可以根据具体问题设置模型和边界条件。

例如，如果用户需要模拟流过一个管道的流体运动，他们可以设置管道的结构以及流体的流速、温度和其他属性等。

FLUENT提供了广泛的模型和边界条件选项，以满足不同问题的需求。

求解计算是FLUENT的核心部分。

FLUENT使用迭代方法来求解流体力学方程组。

用户可以选择不同的求解算法和计算参数，以控制求解的精度和速度。

FLUENT还提供了并行计算功能，用户可以利用多个处理器或计算机来加快求解速度。

完成求解计算后，用户可以进行后处理和结果分析。

FLUENT提供了丰富的后处理工具，可以用于可视化模拟结果、生成流线图、计算各种流体参数的统计值等。

用户可以根据需要选择并使用这些工具，以进一步分析和理解模拟结果。

使用FLUENT的方法如下所述：1.网格生成：使用FLUENT的网格生成工具或其他第三方软件生成适当的网格。

2.FLUENT软件的启动：打开FLUENT软件，加载所需的网格文件。

3.求解器设置：选择适当的求解器选项，设置相应的模型和边界条件。

fluent求解器fluent求解器介绍segregatedsolver该算法源于经典的simple算法。

它的应用范围是不可压缩流和介质可压缩流。

该算法不同时求解Navier-Stokes方程，而是通过压力修正动量方程。

该算法是一种非常成熟的算法，在应用中得到了广泛的验证。

该方法有多种燃烧、化学反应、辐射和多相流模型。

适用于汽车领域的CFD模拟。

coupledexplicitsolver该算法由fluent和NASA联合开发，主要用于求解可压缩流。

与简单算法不同，该方法同时求解整个Navier-Stokes方程组。

空间离散采用通量差分格式，时间离散采用多步龙格-库塔格式，多网格加速收敛技术。

对于稳态计算，还使用了局部时间步长和隐式残差平滑技术。

该算法稳定性好，占用内存小，适用范围广。

coupledimplicitsolver该算法不适用于所有其他商业CFD软件。

该算法还可以同时求解Navier-Stokes方程。

由于采用隐式格式，计算精度和收敛性均优于耦合显式方法，但占用内存较多。

该算法的另一个突出优点是可以求解全速度范围，即求解范围从低速流到高速流。

fluent求解方法的选择① 非耦合解；② 耦合隐式解；③ 耦合显式解，非耦合求解方法主要用于不可压缩或低马赫数压缩性流体的流动。

耦合求解方法则可以用在高速可压缩流动。

fluent默认设置是非耦合求解，但对于高速可压流动，或需要考虑体积力(浮力或离心力)的流动，求解问题时网格要比较密，建议采用耦合隐式求解方法求解能量和动量方程，可较快地得到收敛解。

缺点是需要的内存比较大(是非耦合求解迭代时间的1.5-2.0倍)。

如果必须要耦合求解，但机器内存不够时，可以考虑用耦合显式解法器求解问题。

该解法器也耦合了动量，能量及组分方程，但内存却比隐式求解方法小。

缺点是收敛时间比较长基于压力的解算器是从原始的单独解算器发展而来的。

依次求解动量方程、压力修正方程、能量方程、分量方程和其他标量方程，如湍流方程。