fluent求解器

求解器而言）
收敛监视－残差
收敛监视－残差
• 残差图显示残差值达到程度
Solve
Monitors Residual…
All equations converged.
10-3
10-6
收敛监视－力/面
收敛监视－力/面
• 除了残差之外，还能够监视 – 升力，阻力或力矩 Solve Monitors Force…
Solve Energy Solve Species Solve Turbulence Equation(s) Solve Other Transport Equations as required
可用求解器
可用求解器
• 基于密度求解器－求解矢 量形式的连续性方程、动量 方程、能量方程、组分方程。 压力由状态方程得到。 • 基于密度求解器可以使用 隐式或者显示方式求解：
Solve Initialize Patch…
多重网格初始化
多重网格初始化
• FMG能够用来创建一个更好的初始化流场
– TUI 命令： /solve/init/fmg-initialization
• FMG 在计算上即省又快，即在粗网格上先用一阶精度的欧拉方程计算
• 在基于压力和密度的求解器中都能使用，但是只能用于定常状态。
Segregated
Solve U-Momentum
Solve V-Momentum
Solve W-Momentum
Solve Mass Continuity; Update Velocity
PBCS
Solve Mass & Momentum
DBCS
Solve Mass, Momentum,
Energy, Species

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。

网格质量和求解精度
数值误差和网格梯度及网格面上插值相关
建议: – 使用高阶离散格式 (二阶上风, MUSCL) – 尽量让网格和流动方向一致减少伪扩散 – 加密网格 • 足够的网格密度对求解有突变的流动非常有用 ▪ 随着网格尺寸减少，插值误差也减少
• 对非均匀网格，尺寸变化不要太大
▪ 均匀网格的截断误差小 ▪ FLUENT 提供基于网格尺寸梯度的自适应 • 减小网格扭曲度和长细比 ▪ 一般地，避免使用长细比大于5的网格（边界层允许使用更大长细比的 网格） ▪ 优化四边形/六面体网格，使其更接近正交
面上的梯度用多级泰勒级数展开求得
压力的插值方法
使用分离算法时，计算面上压力的插值方法有:
– Standard – 默认格式，对于近边界的沿面法向存在大压力梯度流 动，精度下降（如果存在压力突变，建议改用 PRESTO! ） – PRESTO! – 用于高度旋流，包括压力梯度突变（多孔介质，风 扇模型等）或者计算域存在大曲率的面 – Linear – 当其他格式导致收敛问题或非物理解时使用 – Second-Order – 用于压缩流，不适用多孔介质、风扇、压力突 变以及VOF/Mixture 多相流 – Body Force Weighted – 用于大体积力的情况，如高瑞利数自然 对流或高旋流
插值方法（梯度）
为了得到扩散通量、速度导数，以及高阶离散格式，都需要求解 变量的梯度
单元中心的变量梯度由以下三种方法得到:
– Green-Gauss Cell-Based – 可能会引起伪扩散 – Green-Gauss Node-Based – 更精确，更少伪扩散，建议对三角 形/四面体网格采用 – Least-Squares Cell-Based – 建议对多面体网格采用，精度和属 性同Node-based

f S
其中 f 和?f 分别是单元中心值和迎风单元的梯度值，Ds 是从迎风单元中心到表面中心 的位移矢量。在这种情况下需要确定每个单元内的梯度?f。我们使用散度定理来计算这个梯 度，其离散格式如下：

1 V
N faces f

f
A
在这里，表面处的值 f _f 由邻近表面的两个单元的 f 的平均值来计算。最后，限制梯度?f 以 保证不会引进新的最大值和最小值。 QUICK 格式 对于四边形和六面体网格，我们可以确定它们唯一的上游和下游表面以及单元。 FLUENT 还提供了计算对流变量 在表面处高阶值的 QUICK 格式。QUICK 类型的格 式[95]是通过变量的二阶迎风与中心插值加上适当的权因子得到的，具体可以写成：
P
uL

下图所示为不同 Pelect 数下 f(x)在 x=0 和 x=L 之间的变化关系。该图表明对于较大的 Pe，f 在 x=L/2 处的值近似等于迎风值。这就意味着当流动由对流项主导时， 只需要让变量表面处 的值等于迎风或者上游值就可以完成插值。这是 FLUENT 的标准一阶格式。
Figure 1: 变量 f 在 x=0 和 x=L 之间的变化（方程 1） 如果选择幂率格式，FLUENT 用方程 3 等价的幂率格式[118]作为插值格式。 如一阶迎风格式所述，上图表明，对于较大的 Pe，f 在 x=L/2 处的值近似等于迎风值。 当 Pe=0（无流动或者纯扩散）图 1 表明 f 可以用 x=0 到 x=1 之间简单的线性平均来实现插 值。当 Peclet 数的值适中时，f 在 x=L/2 处的插值必须使用方程 3 等价的幂率插值格式来得 到。 二阶迎风格式 当需要二阶精度时，使用多维线性重建方法[5]来计算单元表面处的值。在这种方法中， 通过单元中心解在单元中心处的泰勒展开来实现单元表面的二阶精度值。 因此， 当使用二阶 迎风格式时，用下面的方程来计算表面值 f_f：

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）。

读入网格 – Zones
plate plate-shadow wall
outlet inlet
fluid (cell zone)
Default-interior zone(s) can always be ignored.
• 本例中，有两个域 (fluid-upstream and fluiddownstream).
附录
FLUENT Journals • FLUENT 可以使用journal 文件以批处理方式 运行
• journal 是包括TUI命令的文本文件
• FLUENT TUI 允许命令的缩写，如 – ls 列表工作目录下的文件 – rcd 读入 case 和data 文件 – wcd 写 case 和 data 文件 – rc/wc 读/写 case 文件 – rd/wd 读/写 data 文件 – it 迭代
– Edge 面的边（由两个节点定义）
– Face 单元的边界，由一组边定义
– Cell 域离散的控制体
– Zone 一系列节点、边、面或单元的集合
• 计算域由以上所有的信息组成
– 对纯流动问题，域只包括流体域
– 对共轭换热问题，或流固耦合问题，域还 会包含固体域
• 边界条件设置在面上
• 材料属性和源项设置在单元上
缩放网格，选择量纲
• FLUENT读入网格文件后，所 有的维度默认是以米为单位 的 – 如果你的模型不是以米为 单位建立的，你需要缩放 – 网格缩放后需要确认一下 计算域的大小。
• 如果是在 Workbench下读入 网格，不需要缩放。然而， 量纲默认为 MKS 系统
• 如果需要，可以使用混合的 量纲系统。 – FLUENT 默认使用国际单 位 SI – 在 Set Units 面板中，可以 使用任意的量纲。

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。

燃烧和化学反应
Fluent可以进行包括多相流、化学反应燃烧等在内的各种CFD分析，重点行业是航空航天航天，包括组分输运模型，预混燃烧模型，混合燃烧模型及扩散燃烧模型，可以进行单步反应，也可以计算多步反应。
STAR-CD可以进行包括多相流、化学反应燃烧等在内的各种CFD分析，应用的重点行业是汽车行业。
亚/跨/超音速分析
Fluent不仅可以实现亚/跨/超音速分析，而且多个求解器可供选择能充分发挥求解效率。
StarCD可以实现亚/跨/超音速分析。
六自由度运动分析
Fluent有专门的六自由度模块，方便分析弹射问题，再加上其成熟的动网格技术保证了求解的精度。
StarCD没有专门的六自由度模块，所以分析起来很不方便。
多孔介质分析
Fluent有成熟的多孔介质分析功能。方便分析降落伞的透气性对其气动特性的影响。
STAR-CD允许进行多介质，但其对可变透气性的处理不如fluent方便。
多相流分析
Fluent拥有成熟的多相流模型，可以进行包括自由面、气固液多相流、气蚀、相变等等分析。
StarCD可以进行多相流分析，但模型不如Fluent成熟。
后续可扩展性
Fluent可以进行包括多相流、化学反应燃烧等在内的各种CFD分析。Fluent新版本已被集成到ANSYS workbench平台下，方便多个软件之间的数据交换，包括流固耦合的数据交换。另外，Fluent具有强大的UDF二次开发功能。
不具备流固耦合分析能力。二次开发不方便。
FLUENT与STAR-CD对比
功能要求
Fluent
StarCD
可压/不可压流体分析
Fluent有三种求解器可供选择：分离求解器、基于压力的耦合求解器、基于密度的耦合求解器。分离求解器和基于压力的耦合求解器适合于不可压问题的求解，而基于密度的耦合求解器适合于可压缩问题的求解。

在FLUENT软件当中，有两种数值方法可以选择：●基于压力的求解器。

●基于密度的求解器。

从传统上讲，基于压力的求解器是针对低速、不可压缩流开发的，基于密度的求解器是针对高速、可压缩流开发的。

但近年来这两种方法被不断地扩展和重构，使得它们可以突破传统上的限制，可以求解更为广泛的流体流动问题。

FLUENT软件基于压力的求解器和基于密度的求解器完全在同一界面下，确保FLUENT 对于不同的问题都可以得到很好的收敛性、稳定性和精度。

1. 基于压力的求解器基于压力的求解器采用的计算法则属于常规意义上的投影方法。

投影方法中，首先通过动量方程求解速度场，继而通过压力方程的修正使得速度场满足连续性条件。

由于压力方程来源于连续性方程和动量方程，从而保证整个流场的模拟结果同时满足质量守恒和动量守恒。

由于控制方程(动量方程和压力方程)的非线性和相互耦合作用，就需要一个迭代过程，使得控制方程重复求解直至结果收敛，用这种方法求解压力方程和动量方程。

在FLUENT软件中共包含两个基于压力的求解器，一个是分离算法，另一个是耦合算法。

1) 基于压力的分离求解器分离求解器顺序地求解每一个变量的控制方程，每一个控制方程在求解时被从其他方程中“解耦”或分离，并且因此而得名。

分离算法内存效率非常高，因为离散方程仅仅在一个时刻需要占用内存，收敛速度相对较慢，因为方程是以“解耦”方式求解的。

工程实践表明，分离算法对于燃烧、多相流问题更加有效，因为它提供了更为灵活的收敛控制机制。

2) 基于压力的耦合求解器基于压力的耦合求解是FLUENT 6.3的一个新功能。

它以耦合方式求解动量方程和基于压力的连续性方程，它的内存使用量大约是分离算法的1.5到2倍；由于以耦合方式求解，使得它的收敛速度具有5到10倍的提高。

同时还具有传统压力算法物理模型丰富的优点，可以和所有动网格、多相流、燃烧和化学反应模型兼容，同时收敛速度远远高于基于密度的求解器。

2. 基于密度的求解器基于密度的方法就是直接求解瞬态N－S方程(瞬态N－S方程理论上是绝对稳定的)，将稳态问题转化为时间推进的瞬态问题，由给定的初场时间推进到收敛的稳态解，这就是我们通常说的时间推进法(密度基求解方法)。

FLUENT求解器设置FLUENT求解器设置主要包括：1、压力-速度耦合方程格式选择2、对流插值3、梯度插值4、压力插值下面对这几种设置做详细说明。

一、压力-速度耦合方程求解算法FLUENT中主要有四种算法：SIMPLE，SIMPLEC，PISO，FSM(1)SIMPLE(semi-implicit method for pressure-linked equations)半隐式连接压力方程方法，是FLUENT的默认格式。

(2)SIMPLEC(SIMPLE-consistent)。

对于简单的问题收敛非常快速，不对压力进行修正，所以压力松弛因子可以设置为1(3)Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)。

对非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格适用(4)Fractional Step Method (FSM)对非定常流的分步方法。

用于NITA格式，与PISO具有相同的特性。

二、对流插值（动量方程）FLUENT有五种方法：一阶迎风格式、幂率格式、二阶迎风格式、MUSL三阶格式、QUICK 格式（1）FLUENT默认采用一阶格式。

容易收敛，但精度较差，主要用于初值计算。

（2）Power Lar.幂率格式，当雷诺数低于5时，计算精度比一阶格式要高。

（3）二阶迎风格式。

二阶迎风格式相对于一阶格式来说，使用更小的截断误差，适用于三角形、四面体网格或流动与网格不在同一直线上；二阶格式收敛可能比较慢。

（4）MUSL(monotone upstream-centered schemes for conservation laws).当地3阶离散格式。

主要用于非结构网格，在预测二次流，漩涡，力等时更精确。

（5）QUICK（Quadratic upwind interpolation）格式。

此格式用于四边形/六面体时具有三阶精度，用于杂交网格或三角形/四面体时只具有二阶精度。

Pressure-Based Solver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，其实也就是Pressure-Based Solver的两种处理方法；Density-Based Solver 应该是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。

Preconditioning方法应该是以压力、速度、晗值为原始变量，以时间推进方法(TMM)为基础，能够将可压和不可压流场计算方法统一起来。

Segregated方法是基于压力，而coupled 求解是基于密度的。

这样就使得segregated求解低速流动较好，而coupled求解音速/超音速问题较好。

不推荐使用coupled求解马赫数低于4的流动。

但是速度越高，需要的网格就越多（因为segregated 趋向于“平滑”波动），所以必须多加注意划分网格。

分离式求解器(Segregated Solver)以前主要用于不可压缩流动和微可压流动，而耦合式求解器用于高速可压流动。

现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动，但总的来讲，当计算高速可压流动时，耦合式求解器比分离式求解器更有优势。

分离式求解器是顺序的、逐一的求解各方程（关于u,v,w,p和T 的方程），也就是先在全部网格上解出一个方程（如u动力方程）后，再解另外一个方程（如v动量方程）。

由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛街之前，要经过多轮迭代。

FLUENT中的求解器算法和离散方法首先，FLUENT使用的求解器是基于有限体积法的。

有限体积法将流体域划分为很多离散的体积单元，然后通过求解每个体积单元上的守恒方程来获得流体的数值解。

常用的有限体积法求解器包括显式求解器和隐式求解器。

FLUENT中使用的是隐式求解器，具有更好的稳定性和数值精度。

在FLUENT中，液体和气体的流动是通过流体动力学方程来描述的。

对于不可压缩流体，使用Navier-Stokes方程来描述，而对于可压缩流体，使用RANS（雷诺平均纳维尔-斯托克斯）方程来描述。

FLUENT中的求解器采用迭代方法，通过不断迭代更新流场解，直到收敛为止。

对于离散方法，FLUENT中使用的是有限体积法。

在有限体积法中，流体域被划分为很多离散的体积单元。

对每个体积单元，守恒方程被积分，并转化为离散的形式。

然后，根据边界条件和数值格式，得到一个线性或非线性的代数方程组。

这个方程组可以通过迭代求解器进行求解，以得到流体的数值解。

在FLUENT中，流场的离散方法包括网格生成、重构和适应。

网格生成是将流体域划分为离散的体积单元的过程。

FLUENT提供了多种网格生成方法，包括结构网格和非结构网格，在不同的流场中有不同的适用性。

网格重构是对现有网格进行优化和改进的过程，以改善数值解的精度和稳定性。

网格适应是根据流场的特点和要求，自适应地调整网格的过程，以提高计算效率和精度。

除了求解器和离散方法，FLUENT还采用了多种数值解算算法来提高求解效率和精度。

例如，FLUENT中使用了几种迭代算法来解决代数方程组，如雅可比迭代、高斯赛德尔迭代和共轭梯度方法。

这些算法根据流场的特点和求解的要求，选择最合适的迭代方法，以加快求解速度和提高求解精度。

总之，FLUENT中的求解器、算法和离散方法是通过有限体积法来模拟和解决流体流动问题的。

它使用了隐式求解器、网格生成、重构和适应等离散方法，以及迭代算法和数值解算算法来求解流体动力学方程。

简要对这二者说明一下，给自己做个小总结：1、分离求解器是基于压力的求解器，Pressure Based。

具体求解过程是：按顺序逐一的求解个方程，也就是现在全部网格上解出一个方程如u动量方程，然后再解另外一个方程如v动量方程；由于控制方程为非线性且相互之间耦合，因此在得到收敛解之前要经过多轮迭代。

耦合求解器是基于密度的求解器，Density Based。

具体求解过程是：同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组，然后再逐一的求解湍流等标量方程；由于控制方程为非线性且相互之间耦合，因此在得到收敛解之前要经过多轮迭代。

2、分离求解器只采用隐式方案进行控制方程的线性化；耦合求解器可采用隐式或显式两种方案进行控制方程的线性化。

3、分离求解器以前主要用于不可压流动和微可压流动，而耦合求解器用于高速可压流动。

现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动。

但是，当计算高速可压流动时，耦合求解器比分离求解器更有优势。

FLUENT默认使用分离求解器，但是对于高速可压流动、由强体积力（如浮力活着旋转力）导致的强耦合流动，或者在非常精细的网格上求解流动时要考虑使用耦合求解器。

4、耦合求解耦合了流动和能量方程，精度较高，收敛较快。

但是耦合隐式求解器占用的内存较大，约为分离求解器的1.5~2倍；耦合显式求解器虽然也耦合了流动和能量方程，但所占的内存比耦合隐式求解器的要小，当然收敛性也相应差一些。

5、在FLUENT中选择两种求解器时求解设置的不同：（1）选择基于压力的分离求解器，可以在Solution Methods中对Pressure-Velocity Coupling Scheme进行选择。

默认是SIMPLE，稳态流动可以选择SIMPLEC方法，可以使用较大的亚松弛因子而不至于求解发生不稳定；瞬态流动可以选择PISO。

基于密度的耦合求解器，没有这一项。

（2）选择基于压力的分离求解器，可以在Solution Controls中通过对Under-Relaxation Factors进行设置来控制求解过程的稳定性与收敛速度问题。

Fluent总结默认分类2008-04-01 22:54:01 阅读525 评论2 字号：大中小订阅一、Fluent求解器及离散格式类型汇总:FLUENT中的求解器有分离式求解器(Segregated Solver)和耦合式求解器(Coupled Sover)两种，其比较与选择如下：（一）两种求解器介绍：（1）分离式求解器(Segregated Solver)是顺序的、逐一的求解各方程（关于u,v,w,p和T的方程），也就是先在全部网格上解出一个方程（如u动力方程）后，再解另外一个方程（如v动量方程）。

由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛街之前，要经过多轮迭代。

（2）耦合式求解器(Coupled Sover）是同时求解连续方程、动量方程能量方程及组分输运方程的耦合方程组，然后逐一地求解湍流标量方程。

由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过多轮迭代:1)根据当前的解的结果，更新所有流动变量。

如果计算刚刚开始，则用初始值来更新。

2）同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组（后两个方程视需要进行求解）3）根据需要，逐一地求解湍流、辐射等标量方程。

注意在求解之前，方程中用到的有关变量要用到前面得到的结果更新。

4）对于包含离散相的模拟，当内部存在相间耦合时，根据离散相的轨迹计算结果更新连续相的源项。

5）检查方程组是否收敛，若不收敛，回到第1）步，重新计算。

（二）求解器中的显式与隐式方案在分离式和耦合式两种求解器中，都要想办法将离散的非线性控制方程线性化为在每一个计算单元中相关变量的方程组。

为此，可采用显式和隐式两种方案实现这一线性化过程。

这两种方式的物理意义如下：（1）隐式（implicit）对于给定变量，单元内的未知量用邻近单元的已知和未知值来计算。

因此，每一个未知量会在不止一个方程中出现，这些方程必须同时求解才能解出未知量的值。

Pressure-Based Solver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，其实也就是Pressure-Based Solver的两种处理方法；Density-Based Solver应该是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。

Preconditioning方法应该是以压力、速度、晗值为原始变量，以时间推进方法(TMM)为基础，能够将可压和不可压流场计算方法统一起来。

1．非耦合求解( Segregated );2．耦合隐式求解( Coupled Implicit );3．耦合显式求解( Coupled Explicit )非耦合求解方法主要用于不可压缩或压缩性不强的流体流动。

耦合求解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，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，建议采用耦合隐式求解方法，可以耦合求解能量和动量方程，能比较快地得到收敛解。

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倍）。

如果必须要耦合求解，但是你的机器内存不够，这时候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。

这里需要指出的是非耦合求解的一些模型在耦合求解解法器里并不都有。

耦合解法器没有的模型包括：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及周期性换热模型等。