fluent求解经验

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。

三维圆管紊流流动状况的数值模拟分析在工程和生活中，圆管内的流动是最常见也是最简单的一种流动，圆管流动有层流和紊流两种流动状况。

层流，即液体质点作有序的线状运动，彼此互不混掺的流动；紊流，即液体质点流动的轨迹极为紊乱，质点相互掺混、碰撞的流动。

雷诺数是判别流体流动状态的准则数。

本研究用CFD 软件来模拟研究三维圆管的紊流流动状况，主要对流速分布和压强分布作出分析。

1 物理模型三维圆管长2000mm l =，直径100mm d =。

流体介质：水，其运动粘度系数62110m /s ν-=⨯。

Inlet ：流速入口，10.005m /s υ=，20.1m /s υ= Outlet ：压强出口Wall ：光滑壁面，无滑移2 在ICEM CFD 中建立模型2.1 首先建立三维圆管的几何模型Geometry2.2 做Blocking因为截面为圆形，故需做“O ”型网格。

2.3 划分网格mesh注意检查网格质量。

在未加密的情况下，网格质量不是很好，如下图因管流存在边界层，故需对边界进行加密，网格质量有所提升，如下图2.4 生成非结构化网格，输出fluent.msh 等相关文件3 数值模拟原理紊流流动当以水流以流速20.1m /s υ=，从Inlet 方向流入圆管，可计算出雷诺数10000υdRe ν==，故圆管内流动为紊流。

假设水的粘性为常数（运动粘度系数62110m /s ν-=⨯）、不可压流体，圆管光滑，则流动的控制方程如下：①质量守恒方程：()()()0u v w t x y zρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ (0-1)②动量守恒方程：2()()()()()()()()()()[]u uu uv uw u u ut x y z x x y y z z u u v u w p x y z xρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-2)2()()()()()()()()()()[]v vu vv vw v v v t x y z x x y y z z u v v v w px y z yρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-3)2()()()()()()()()()()[]w wu wv ww w w w t x y z x x y y z z u w v w w px y z zρρρρμμμρρρ∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂'''''∂∂∂∂+----∂∂∂∂ (0-4)③湍动能方程：()()()()[())][())][())]t t k k t k k k ku kv kw k k t x y z x x y yk G z zμμρρρρμμσσμμρεσ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=+++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++-∂∂ (0-5)④湍能耗散率方程：212()()()()[())][())][())]t t k k t k k u v w t x y z x x y y C G C z z k kεεμμρερερερεεεμμσσμεεεμρσ∂∂∂∂∂∂∂∂+++=+++∂∂∂∂∂∂∂∂∂∂+++-∂∂ (0-6)式中，ρ为密度，u 、ν、w 是流速矢量在x 、y 和z 方向的分量，p 为流体微元体上的压强。

fluent经验之谈(过来人的总结).docFluent经验之谈（过来人的总结）引言Fluent作为计算流体动力学（CFD）领域内一款强大的软件工具，被广泛应用于工程设计、科研和教育等多个领域。

它能够帮助工程师和研究人员模拟和分析流动、热传递和化学反应等复杂现象。

本文档将基于个人使用Fluent的经验，提供一些实用的技巧和建议，以帮助新用户更高效地学习和使用Fluent。

Fluent软件概述Fluent的主要功能流动模拟：包括层流、湍流等流动特性的模拟。

热传递分析：涉及导热、对流和辐射等热传递方式。

化学反应模拟：模拟燃烧、化学反应等过程。

Fluent的应用领域航空航天：飞机设计、发动机性能分析等。

汽车工业：汽车空气动力学、冷却系统设计等。

能源领域：风力发电、太阳能热利用等。

环境工程：污染物扩散、室内空气质量等。

Fluent学习路径基础知识流体力学基础：理解流体的基本性质和流动规律。

数值方法：了解有限体积法、有限元法等数值求解方法。

Fluent界面熟悉用户界面：熟悉Fluent的图形用户界面（GUI）。

命令行操作：学习使用Fluent的命令行工具。

实践操作案例练习：通过实际案例练习来加深理解。

参数调整：学习如何调整模型参数以获得更准确的结果。

Fluent建模技巧几何建模精确建模：确保几何模型的准确性，避免简化过度。

边界条件：合理设置边界条件，如入口、出口、壁面等。

网格划分网格质量：生成高质量的网格，避免过度拉伸或扭曲。

网格细化：在关键区域进行网格细化，提高模拟精度。

物理模型选择流动模型：根据流动特性选择合适的流动模型，如k-ε、k-ω等。

湍流模型：选择适合流动特性的湍流模型。

Fluent求解设置求解器配置压力-速度耦合：选择合适的耦合求解器，如SIMPLE、PISO等。

迭代方法：设置适当的迭代方法和收敛标准。

监控和收敛残差监控：监控残差曲线，判断模拟是否收敛。

收敛标准：根据问题特性设置合理的收敛标准。

1什么叫松弛因子？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（Relaxation Factors）。

《数值传热学-214》2、FLUENT中的亚松驰：由于FLUENT所解方程组的非线性，我们有必要控制的变化。

一般用亚松驰方法来实现控制，该方法在每一部迭代中减少了的变化量。

亚松驰最简单的形式为：单元内变量等于原来的值加上亚松驰因子a与变化的积, 分离解算器使用亚松驰来控制每一步迭代中的计算变量的更新。

这就意味着使用分离解算器解的方程，包括耦合解算器所解的非耦合方程（湍流和其他标量）都会有一个相关的亚松驰因子。

在FLUENT中，所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。

这个值适合于很多问题，但是对于一些特殊的非线性问题（如：某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题），在计算开始时要慎重减小亚松驰因子。

使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。

如果经过4到5步的迭代残差仍然增长，你就需要减小亚松驰因子。

有时候，如果发现残差开始增加，你可以改变亚松驰因子重新计算。

在亚松驰因子过大时通常会出现这种情况。

最为安全的方法就是在对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文件，并对解的算法做几步迭代以调节到新的参数。

最典型的情况是，亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加，但是随着解的进行残差的增加又消失了。

如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算并回到最后保存的较好的数据文件。

注意：粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。

而且，如果直接解焓方程而不是温度方程（即：对PDF计算），基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。

要查看默认的亚松弛因子的值，你可以在解控制面板点击默认按钮。

对于大多数流动，不需要修改默认亚松弛因子。

1对于刚接触到FLUENT新手来说，面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help，如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢？答：学习任何一个软件，对于每一个人来说，都存在入门的时期。

认真勤学是必须的，什么是最好的学习方法，我也不能妄加定论，在此，我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下，希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。

由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计，老师给了我一本书，韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》，当然，学这本书之前必须要有两个条件，第一，具有流体力学的基础，第二，有FLUENT 安装软件可以应用。

然后就照着书上二维的计算例子，一个例子，一个步骤地去学习，然后学习三维，再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。

不能急于求成，从前处理器GAMBIT，到通过FLUENT进行仿真，再到后处理，如TECPLOT，进行循序渐进的学习，坚持，效果是非常显著的。

如果身边有懂得FLUENT的老师，那么遇到问题向老师请教是最有效的方法，碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。

另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的，两者结合起来学习效果更好。

2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语：理想流体和粘性流体；牛顿流体和非牛顿流体；可压缩流体和不可压缩流体；层流和湍流；定常流动和非定常流动；亚音速与超音速流动；热传导和扩散等。

A.理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）：流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻的两层流体间的相对运动，即相对滑动速度却是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性应力。

流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度，或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。

粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度变化。

实验表明，粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。

当流体的粘性较小（实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的），运动的相对速度也不大时，所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。

[转]菜鸟学UDF的感觉，希望对UDFers有用光看书，感觉UDF不难。

看例子，有些看个四五遍之后才能差不多看懂。

原来，得靠UDF 帮助。

我主要用的是fluent v6.3自带的html格式的帮助，里面东西很全，当然也包括UDF Manual。

里面自带的search功能相当好，只是要注意用好+或-号（逻辑符号），另外，这个功能似乎有些浏览器支持不太好，不过基本上用IE不太容易出问题。

对于从零开始学习UDF，建议还是先看一下UDF中文帮助，我估计大家知道的都是马世虎翻译的那本吧，感觉挺好。

（没想到马世虎跟我是校友，去年给安世亚太投过一份简历，他给我打过电话，当时一阵兴奋，呵呵。

）对于只涉及到边界条件或物性等的UDF，一般用interpret就可以的，这些我觉得只需要根据例子改一下就是了。

$$ 对于要添加UDS方程的，相对难一点。

我编程用的是三到五个UDS，几十个UDM。

一开始编程时，没有头绪，后来看别人编的，才慢慢发现了一些基本思路。

比如，可以用枚举定义UDS或UDM，这样用起来方便。

enum{NP,RHOH2O_Y_UP_X,RHOH2O_Y_UP_Y,RHOH2O_Y_UP_Z,N_REQUIRED_UDS};//枚举UDS变量名对于UDM，则用N_REQUIRED_UDM代表个数。

然后在INIT与ADJUST函数中，检查变量个数时则比较方便，如：DEFINE_INIT(init_parameter,domain){if (n_uds < N_REQUIRED_UDS)Error(”Not enough user defined scalars!(init)\n”);if (n_udm<N_REQUIRED_UDM)Error(”Not enough user defined memories(init)!\n”);initialise(domain);//代表初始化}DEFINE_ADJUST(adjust_compute,domain){if (n_uds < N_REQUIRED_UDS)Error(”Not enough user defined scalars!(adjust)\n”);if (n_udm<N_REQUIRED_UDM)Error(”Not e nough user defined memories(adjust)!\n”);update_parameter(domain);//代表主函数}初始化时，则可：cell_t c;Thread *t;int i;thread_loop_c(t,d){if(NNULLP(THREAD_STORAGE(t,SV_UDS_I(NP)))&&NNULLP(THREAD_STORAGE( t,SV_UDS_I(NP_R)))) //为各UDS提供存储空间{begin_c_loop(c, t){for (i=0; i<N_REQUIRED_UDS; i++)C_UDSI(c,t,i) = 0.0;}end_c_loop(c, t);}if(NNULLP(THREAD_STORAGE(t,SV_UDM_I))){begin_c_loop(c, t){for (i=0; i<N_REQUIRED_UDM; i++)C_UDMI(c,t,i) = 0.0;}end_c_loop(c, t);}}对于各UDM量，则可：real udm_v;udm_v=0;//用之前对变量进行初始化…//UDM相关运行C_UDMI(c,t,UDM_V)=udm_v;//把值输入给UDM，当然之前要对UDM_V进行定义用UDM有个好处，一是可以在后处理中显示，二是传递变量相当方便，比如在ADJUST 中计算的量用于源项或对流项等，用UDM可以直接调用。

continuity不收敛的问题（1）连续性方程不收敛是怎么回事？在计算过程中其它指数都收敛了，就continuity不收敛是怎么回事。

这和fluent程序的求解方法SIMPLE有关。

SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。

由于连续方程中流场耦合项被过渡简化，使得压力修正方程不能准确反映流场的变化，从而导致该方程收敛缓慢。

你可以试验SIMPLEC方法，应该会收敛快些。

在计算模拟中，continuity总不收敛，除了加密网格，还有别的办法吗？别的条件都已经收敛了，就差它自己了，还有收敛的标准是什么？是不是到了一定的尺度就能收敛了，比如10－e5具体的数量级就收敛了continuity 是质量残差，具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别，如果别的条件收敛了，就差它。

可以点report，打开里面FLUX选项，算出进口与出口的质量流量差，看它是否小于0.5%.如果小于，可以判断它收敛.(2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义？是质量守恒方程的反映，也就是连续性的残差。

这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确，还要看动量方程的迭代计算。

表示某次迭代与上一次迭代在所有cells积分的差值，continuty表示连续性方程的残差(3) 正在学习Fluent,模拟圆管内的流动，速度入口，出口outflow运行后xy的速度很快就到1e-06了，但是continuity老是降不下去，维持在1e-00和1e-03之间，减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗？你查看了流量是否平衡吗？在report->flux里面操作，mass flow rate，把所有进出口都选上，compute一下，看看nut flux是什么水平，如果它的值小于总进口流量的1%，并且其他检测量在继续迭代之后不会发生波动，也可以认为你的解是收敛的。

造成连续方程高残差不收敛的原因主要有以下几点：1.网格质量，主要可能是相邻单元的尺寸大小相差较大，它们的尺寸之比最好控制在1.2以内，不能超过1.4.2.离散格式及压力速度耦合方法，如果是结构网格，建议使用高阶格式，如2阶迎风格式等，如果是非结构网格，除pressure保持standard格式不变外，其他格式改用高阶格式；压力速度耦合关系，如果使用SIMPLE，SIMPLEC，PISO等segerated solver对联系方程收敛没有提高的话，可以尝试使用coupled solver。

FLUENT使⽤基础经验Fluent使⽤经验记录基于Fluent全攻略基础教程成功模拟的⼏点建议1、Check和Scale⽹格，⽹格斜度Skewness < 0.98才能求解；2、能量亚松弛因⼦范围选在0.95-1，耦合传热问题时，⾼导热系数下，较⼩的亚松弛因⼦会阻碍收敛；3、对于三⾓形和四⾯体⽹格，采⽤Node-Based平均梯度，⽐默认的Cell-Based平均梯度结果更为精确；4、残差⾄少下降3个量级，对于pressure-based求解器能量⽅程残差要达到10-6，物态⽅程达到10-5；5、收敛的解不⼀定是正确的解，需要⽤⾼阶格式求解；6、⽹格不相关处理，采⽤Adatption；基本概念N-S⽅程：由Navier和Stokes 通过在Euler’s Equation 上加⼊粘性项得到的粘性不可压流体动量⽅程，对于可压流体还需能量⽅程和状态⽅程。

N-S⽅程简化：N-S > RANS > 边界层⽅程> ⽆粘⾮线性⽅程【如⾼Re，粘性⽐重下降，转变为Euler’s Equation，势能⽅程，跨⾳⼩扰动⽅程】> ⽆粘线性⽅程【如Laplace⽅程】。

数值求解本质：将控制⽅程线性化并⽤离散⽅法和格式变为代数⽅程，⽤线性⽅程迭代求解。

何时使⽤湍流模型：流动为湍流时，Re>2320认为是湍流，因为实际中初始流场常为湍流，⽽湍流下临界Re=2320。

问题：⽹格smooth/swap操作和含义？如果不加湍流模型那么求解可以进⾏吗，求解的是什么⽅程？Hydraulic Diameter：⽔⼒直径(Hydraulic diameter)是，⾮圆形截⾯管道等效成圆形截⾯管道的⼀个⼏何尺⼨，⽤于计算雷诺数，判断管道内流体是层流还是湍流状态。

Turbulence Intensity：湍流强度，湍流脉动速度与平均速度之⽐。

湍流强度可以⽤I=0.16Re^(-1/8)来近似计算，如何推导的？Turbulence Kinetic Energy：湍流动能，湍流速度脉动⽅差与质量乘积的1/2。

continuity不收敛的问题（1）连续性方程不收敛是怎么回事？在计算过程中其它指数都收敛了，就continuity不收敛是怎么回事。

这和fluent程序的求解方法SIMPLE有关。

SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。

由于连续方程中流场耦合项被过渡简化，使得压力修正方程不能准确反映流场的变化，从而导致该方程收敛缓慢。

你可以试验SIMPLEC方法，应该会收敛快些。

在计算模拟中，continuity总不收敛，除了加密网格，还有别的办法吗？别的条件都已经收敛了，就差它自己了，还有收敛的标准是什么？是不是到了一定的尺度就能收敛了，比如10－e5具体的数量级就收敛了continuity是质量残差，具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别，如果别的条件收敛了，就差它。

可以点report，打开里面FLUX选项，算出进口与出口的质量流量差，看它是否小于0.5%.如果小于，可以判断它收敛.(2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义？是质量守恒方程的反映，也就是连续性的残差。

这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确，还要看动量方程的迭代计算。

表示某次迭代与上一次迭代在所有cells积分的差值，continuty表示连续性方程的残差(3) 正在学习Fluent,模拟圆管内的流动，速度入口，出口outflow 运行后xy的速度很快就到1e-06了，但是continuity老是降不下去，维持在1e-00和1e-03之间，减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗？你查看了流量是否平衡吗？在report->flux里面操作，mass flow rate，把所有进出口都选上，compute一下，看看nut flux是什么水平，如果它的值小于总进口流量的1%，并且其他检测量在继续迭代之后不会发生波动，也可以认为你的解是收敛的。

造成连续方程高残差不收敛的原因主要有以下几点：1.网格质量，主要可能是相邻单元的尺寸大小相差较大，它们的尺寸之比最好控制在1.2以内，不能超过1.4.2.离散格式及压力速度耦合方法，如果是结构网格，建议使用高阶格式，如2阶迎风格式等，如果是非结构网格，除pressure保持standard格式不变外，其他格式改用高阶格式；压力速度耦合关系，如果使用SIMPLE，SIMPLEC，PISO等segerated solver对联系方程收敛没有提高的话，可以尝试使用coupled solver。