FLUENT求解器的结构以及使用方法
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求解器的使用FLUENT提供了三种不同的求解器Segregated,coupled implicit,coupled explicit(显式格式主要用于激波等波动解的捕捉问题)传统上,分离解法(segregated)主要用于不可压缩以及适度压缩的流动中。
相反,耦合算法是为高速可压流体设计的。
默认情况下,fluent使用分离求解器。
对于高速可压流体,与很强的体积力高度耦合的流动,或者是在非常精确的网格上求解流动情况,可以考虑使用耦合隐式算法代替。
对于需要使用耦合隐式算法(coupled implicit)的case,如果电脑没有足够的内存,可以使用分离解法(segregated)或者耦合显式算法(coupled explicit)代替。
(显示算法节约内存,但是需要更多的计算步数达到收敛。
)选择离散格式1.一阶迎风格式v.s. 二阶迎风格式当流动与网格匹配(校准)时,一阶迎风格式是可以接受的。
对于三角形和四面体网格,由于流动不会与网格匹配,通常使用二阶离散格式会得到更准确的结果。
对于四边形/六面体网格,使用二阶离散格式会取得更好的结果,尤其是复杂的流动情况。
对于大多数情况,可以在计算初始,使用二阶的离散格式。
然而在一些情况下,可以开始使用一阶的离散格式然后在一些计算之后转变为二阶格式。
例如,如果正在运行一个高马赫数的流动计算,这个的初始解与期望的解相差很大,最终,如果二阶离散格式很难收敛,应该尝试使用一阶离散格式。
2.Quick格式v.s. Upwind(Quick格式适用于网络结构,流动方向与网格一致,对于非结构网格推荐使用二阶迎风)对于在四边形或者六面体网格中的旋转或者回旋流,Quick离散格相比于二阶离散格式可以提供更准确的结果。
对于存在震动的可压缩流动(网格为四边形,六面体或者混合网格),推荐对所有的变量使用Quick离散格式,包括密度。
3.中心差分格式v.s. 迎风格式当使用LES湍流模型时,是可以使用中心差分格式的,并且只有当网格间距足够好,以至于局部的Peclet数的大小小于1时才可以使用。
fluent使用方案-回复fluent使用方案-简介及安装Fluent 是一种在计算流体力学(CFD)模拟中广泛使用的高级软件工具。
它是一个基于有限体积法的求解器,可以用于模拟流体流动、换热和其他相关现象。
Fluent 提供了一个直观和易于使用的用户界面,使用户能够轻松地构建模型、设置边界条件、求解和分析结果。
本文将为您介绍Fluent 的安装步骤,以帮助您开始使用这一强大的工具。
第一步:获取Fluent 软件您可以从Ansys 公司的官方网站上下载Fluent 软件。
请确保您从官方网站下载软件,以确保获得最新版本并避免下载非法或已损坏的副本。
第二步:选择合适的版本和许可证下载Fluent 软件后,您需要选择合适的版本和许可证类型。
Fluent 提供了各种版本,包括个人学术版、企业版和研究版等。
根据您的需求和可用资源选择合适的版本。
第三步:安装Fluent 软件安装Fluent 软件非常简单。
双击下载的安装包,然后按照安装向导的指示进行操作即可。
您可能需要提供一些基本的系统信息和许可证密钥。
请确保您拥有管理员权限或拥有足够的权限来安装软件。
第四步:启动Fluent安装完成后,您可以从开始菜单或桌面图标中启动Fluent 软件。
在启动过程中,您可能需要提供许可证密钥。
Fluent 将在您的计算机上创建一个工作目录,用于存储模型和结果文件。
Fluent 使用方案-模型设置第一步:创建几何模型在Fluent 中,您首先需要创建一个几何模型。
可以通过几何建模软件(如Ansys DesignModeler)导入现有几何模型,也可以使用Fluent 内置的几何建模工具创建几何体。
第二步:定义物理属性在模型中,您需要定义各种物理属性,如流体类型、边界条件和材料属性。
Fluent 提供了广泛的物理模型和材料库,您可以根据需要选择。
第三步:网格划分在模拟之前,您需要划分模型网格。
网格划分对模拟结果和计算效率至关重要。
第一章Fluent 软件的介绍fluent 软件的组成:软件功能介绍:GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak专用的热控分析CFD 软件软件安装步骤:step 1: 首先安装exceed软件,推荐是exceed6.2版本,再装exceed3d,按提示步骤完成即可,提问设定密码等,可忽略或随便填写。
step 2: 点击gambit文件夹的setup.exe,按步骤安装;step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下;step 4:安装完之后,把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面(x为安装的盘符);step 5: 点击fluent源文件夹的setup.exe,按步骤安装;step 6: 从程序里找到fluent应用程序,发到桌面上。
注:安装可能出现的几个问题:1.出错信息“unable find/open license.dat",第三步没执行;2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件,下次使用不能打开该工作文件时,进入x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\,把*.lok文件删除即可;3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径,推荐设置办法,在非系统分区建一个目录,如d:\usersa) win2k用户在控制面板-用户和密码-高级-高级,在使用fluent用户的配置文件修改本地路径为d:\users,重起到该用户运行命令提示符,检查用户路径是否修改;b) xp用户,把命令提示符发送到桌面快捷方式,右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式-起始位置加入D:\users,重起检查。
第01章fluent简单算例21FLUENT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。
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。
FLUENT软件使⽤说明FLUENT问题:⼀、计算思路建模流场⽹格分区、结构、尺⼨边界模型离散迭代处理分析⼆、求解问题⼆维三维理想⽓体层流湍流⼆相流化学反应三、学些⽅法典型实例具体问题学习⼩节:CFD 分析的基本步骤1. 定义⽬标模型2. 确定模型区域3.选择合适的求解器◆⼆者都可⽤于⼴泛的流体计算,但⼀般情况下发:●segregated :适⽤于不可压及微可压流。
只使⽤隐式格式。
●coupled :适⽤于⾼速可压流,有强体积⼒的耦合流以及密⽹格问题。
耦合求解流动和能量⽅程,可以快速收敛。
●coupled implicit 格式内存需要量⼤,如果内存不够可以使⽤coupled explicit,同样也是耦合求解流动和能量⽅程,但收敛速度较慢。
Segregated适⽤于不可压及微可压流,只使⽤隐式格式。
Coupled适⽤于⾼速可压流,有强体积⼒的耦合流以及流场密⽹较密的问题以上情况宜使⽤coupled implicit 格式,但需内存量⼤。
当内存不⾜时,可⽤segregated或coupled explicit (显式格式⽐隐式格式收敛慢)4. 选择并⽣成⽹格对简单的⼏何体,四边形/六⾯体⽹格⽐使⽤三⾓形/四⾯体⽹格⽤更少的单元数可以⽣成更好的⽹格。
对复杂的⼏何体,四边形/六⾯体⽹格⼰经没有数值精度上的优势,⽽使⽤三⾓形/四⾯体⽹格可以节省⼤量时间。
5.建⽴数值模型边界设定有处理6. 计算求解◆在FLUENT中可以选择控制⽅程中对流项的离散⽅法。
有四种⽅法可以选择:FirstOrder、Second Order、QUICK、Power。
●当流动⽅向与⽹格相⼀致时(如:使⽤四边形或六⾯体⽹格的管内层流问题),⼀阶迎风格式就可以了,但⼀阶格式会增加计算中的数值扩散错误。
●当流动⽅向不与⽹格相⼀致时(如:流动⽅向倾斜的穿过⽹格线),或使⽤三⾓形、四⾯体⽹格,应使⽤⼆阶格式以获得更⾼精度的解。
在使⽤四边形或六⾯体⽹格的复杂流场时,也可以使⽤⼆阶格式以获得更⾼精度的解。
FLUENT使用FLUENT是一种计算流体力学(CFD)软件,被广泛应用于各种工程和科学领域中。
它提供了一个强大的工具,允许用户模拟和分析流体流动、传热和化学反应等过程。
FLUENT的特点是其精确性、灵活性和易于使用。
在本文中,我将详细介绍FLUENT的使用方法和一些常用的功能。
首先,我们需要了解FLUENT的用户界面。
FLUENT提供了一个直观的图形用户界面(GUI),使用户能够轻松地设置和控制模拟参数。
界面中的主要组件包括菜单栏、工具栏、主工作区和显示窗口。
菜单栏提供了各种功能和选项,例如文件操作、网格生成、物理模型和数值方法设置等。
工具栏提供了一些常用的快捷按钮,用于快速访问一些功能。
主工作区是用于设置和调整各种模拟参数的主要区域。
显示窗口用于可视化模拟结果和数据输出。
在开始使用FLUENT之前,我们需要准备一个几何模型和网格。
几何模型可以通过CAD软件创建,然后导入到FLUENT中。
FLUENT支持多种三维和二维几何格式,如STL、IGES、STEP等。
一旦导入几何模型,我们就可以使用FLUENT的网格生成工具来生成数值网格。
FLUENT提供了多种网格生成方法,包括结构化网格、非结构化网格和混合网格。
用户可以根据自己的需要选择合适的方法,并使用预处理工具进行网格质量检查和优化。
一旦准备好了几何模型和网格,我们就可以开始设置模拟参数和求解器选项。
FLUENT支持多种物理模型,包括流体流动、传热、化学反应和多相流等。
用户可以根据需要选择合适的物理模型,并设置相关的参数。
此外,FLUENT还提供了多种求解器选项,包括迭代求解器、时间步进和边界条件等。
用户可以根据自己的需求选择合适的求解器选项,并进行相关设置。
一旦设置完模拟参数和求解器选项,我们就可以开始求解模拟。
FLUENT使用有限体积法(Finite Volume Method)对控制方程进行离散化,并使用迭代求解器对离散化方程组进行求解。
Fluent使用指南2第一步:网格1、读入网格(File→Read→Case)2、检查网格(Grid→Check)3、平滑网格(Grid→Smooth/Swap)4、更改网格的长度单位(Grid→Scale)5、显示网格(Display→Grid)第二步:建立求解模型1、保持求解器的默认设置不变(定常)2、开启标准K-ε湍流模型和标准壁面函数Define→Models→Viscous第三步:设置流体的物理属性ari→Density→viscosity→第四步:设置边界条件对outflow、velocity-inlet、wall 采用默认值第五步:求解1、Solv→Controls→Solution中,Discretitation→Pressure→standardPressure→Momentum→2、Solution Initialization→all zone3、Residual Monitors→Plot第六步:迭代第七步:进行后处理第八步:1、Define→Model→Evlerian2、在Vissous Model→K-epsilon Multiphase Model→Mixture 第九步:在Define Phase Model→Discrete phase ModelInteraction↓选中→Interaction With Continuous Phase Nomber of Continuous PhaseInteractions per DPM Interaction第十步:设置物理属性第十一步:Define→Operating →重力加速度Define→Boondary Conditionsflvid→Mixture→选中Sovrce Terms 其他默认Phase-1→选中Sovrce Terms 其他默认Phase-2→选中Sovrce Terms 其他默认inflow→Mixture→全部默认Phase-1→全部默认Phase-2→Multiphase→Volume Fraction→其他默认outflow→Mixture→默认Phase-1→默认Phase-2→默认wall→Mixture→全部默认Phase-1→默认Phase-2默认第十二步:Slove→Controls→Slution Controls→Pressure→Momentum→其余默认第十三步:千万不能再使用初始化第十四步:进行迭代计算截Z轴上的图:在Surface→iso↓Surface of constant↓Grid↓然后选x、y、z轴(根据具体情况而定)↓在Iso-Values→选取位置C的设置在New Surface Name中输入新各字→点创建然后在Display→Grid→Edge type→Feature→选中刚创建的那个面,然后Display查看刚才那面是否创建对最后在Display→Contours→Options→Filled→Surface→选中面,然后Display。
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。