1.瞬态Profile
标准的Profile 文件格式如下
((profile-name transient n periodic)
(field_name_1 a1 a2 a3 …… an)
(field_name_2 b1 b2 b3 …… bn)
…
(field_name_r r1 r2 r3 ……rn))
Profile-name 为Profile 名称，少于64个字符，field-name 必须包含一个time 变量，并且时间变量必须以升序排列。transient 为关键字，瞬态profile 文件必须包含此关键字。n 为每一个变量的数量。periodic ？标志该profile 文件是否为时间序列，1表示时间为周期文件，0表示非周期文件。
例1：
((move transient 3 1)
(time 0 1 2) (v_x 3 5 3)
)
该profile 文件所对应的X 速度（v_x ）随时间变化的曲线如下图所示
7
6
Time v _x
在profile 文件中经常使用的变量名称包括time （时间）、u 或v_x （x 方向速度）、v 或v_y （y 方向速度）、w 或v_z （z 方向速度）、omega_x （x 方向角速度）、omega_y （y 方向角速度）、omega_z （z 方向角速度）、temperature （温度）等。Profile 文件中的数据单位均为国际单位制。
例2：下图所示的Profile文件如下
(moveVelocity transient 5 0)
(time 0 0.25 0.5 0.75 1)
(v_x 0 0.1 0.2 0.3 0.4)
)
其中，moveVelocity为Profile文件名，transient表示瞬态，5为表示所取速度及时间变化点数，这里取5个点；time后所取点的时刻值；x后为所取点的x 坐标；v_x为所取点的x向速度；所取的5个点组成速度与时间的线性关系。
虽然稳态profile文件可以再一定程度上定义网格运动，然而其存在着一些缺陷。最主要的一些缺陷存在于以下一些方面：
（1）Profile无法精确的定义连续的运动。其使用离散的点进行插值。如果获得较为精确的运动定义，势必要定义很多点。
（2）一些情况下无法使用Profile。比如稳态动网格。
Point，line，radial类型的Profile用以下格式
((profile1-name point|line|radial n)
(field-name a1 a2 …… an)
(field-name b1 b2 ……bn)
…
(field-name f1 f2 …… fn))
Line profile:用n个顺序排列的point (xi, yi, vi)来描述的profile，只用于2D问题，point间用0阶插值法插值。
例3:旋转角速度Profile文件的编写
((left 3 point)
(time 0 1 60)
(omega_z 30 30 30)
)
left为profile文件的名称，3表示3个时间点，time表示时间，时间有3个点，分别为0s,1s,60s；时间点和速度之间采用线性插值，也就是说，旋转速度在0~60s之间，速度均为30rad/s。
luent 中一些问题 ( 目录 ) 离散化的目的 计算区域的离散及通常使用的网格 控制方程的离散及其方法 各种离散化方法的区别 8 9 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1 如何入门 2 CFD 2.1 2.2 2. 3 2.4 2.5 2.6 计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语 理想流体( Ideal Fluid )和粘性流体( Viscous Fluid ) 牛顿流体( Newtonian Fluid )和非牛顿流体( non-Newtonian Fluid ) 可压缩流体 ( Compressible Fluid )和不可压缩流体( Incompressible Fluid ) 层流( Laminar Flow )和湍流( Turbulent Flow ) 定常流动( Steady Flow )和非定常流动( Unsteady Flow ) 亚音 速流动 (Subsonic) 与超音速流动( Supersonic ) 热传导( Heat Transfer )及扩散 ( Diffusion ) 2.7 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 3.2 3.3 3.4 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 什么叫边界条件？有何物理意义？它与初始条件有什么关系？ 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？ 在网格生成技术中，什么叫贴体坐标 系？什么叫网格独立解？
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
油水两相流弯管流动模拟 弯管被广泛应用于石化、热能动力、给排水、钢铁冶金等工程领域的流体输送，其内部流体与管壁的相对运动将产生一定程度的振动而使管道系统动力失稳，严重时会给系统运行带来灾难性的毁坏。而现今原油集输管线中普遍为油水两相流，较单相流动复杂，且通过弯管时由于固壁的突变，使得流动特性更为繁杂。因此，研究水平弯管内油水两相流的速度、压力分布等流动特性，不仅能够为安全输运、流动参数控制等提供参考，还可为管线防腐、节能降耗措施选取等提供依据。 一、实例概述 选取某输油管道工程管径600mm的90°水平弯管道，弯径比为3，并在弯管前后各取5m直管段进行建模，其几何模型如图所示。为精确比较流体流经弯管过程中的流场变化，截取了图所示的5个截面进行辅助分析。弯管进出口的压差为800Pa，油流含水率为20%。 二、模型建立 1.启动GAMBIT，选择圆面生成面板的Plane为ZX，输入半径Radius为0.3，生成圆面， 如图所示。
2.选择圆面，保持Move被选中，在Global下的x栏输入1.8，完成该面的移动操作。 3.选取面，Angle栏输入-90，Axis选择为（0,0,0）→（0,0,1），生成弯管主体，如图所 示。
4.在Create Real Cylinder面板的Height栏输入5，在Radius1栏输入0.3，选择Axis Location 为Positive X，生成沿x方向的5m直管段，如图所示。 5.同方法，改变Axis Location为Positive Y生成沿y方向的5m直管段，如图所示。
6.将直管段移动至正确位置，执行Volume面板中的Move/Copy命令，选中沿y轴的直管 段，在x栏输入1.8，即向x轴正向平移1.8。然后选中沿x轴的直管段，在x栏输入-5，在y栏输入-1.8，最后的模型如图所示。 7.将3个体合并成一个，弹出Unite Real Volumes面板，选中生成的3个体，视图窗口 如图所示。
辐射和对流模型Fluent参数设置 1.读入***.mesh文件，并对网格文件进行进行检查，Grid→cheek，主要看最小体积和最小面积不能为负，之后进行刻度转换，Grid→scale，在Gmbit 里面建模默认尺寸为米，与实际尺寸之间要进行转化，如下图： 2.选择求解器，Define→Models→sover……根据情况选择，如上图：接着选择辐射模型，Define→Models→Radiation，如下图，当Radiation Model面板上 点击ok时，会出现一个信息提示框，告诉你新 的材料物性被添加了，你将在后面设置物性参 数，因此现在只需单击ok确认这个信息即可， 如下图： 注意：当你激活辐射模型后，Fluent会自动打开能量求解器，如下图： 不用再Define→Models→Energy……
3.设置流体粘性，由于模型中空气流速比较大，设成双方程模型：如下图： 4.设置操作条件，此模型此有流体，属有重力情况，Define→Operating Conditions，选中 Gravity.Y方向加速度设置为-9.8 2 m,击OK确定。 /s 设置工作温度，在后面要激活的Boussinesq model要用到，（Boussinesq model：
考虑温度变化而忽略压强变化引起的密度变化叫做Boussinesq 假设） 5. 定义材料并设置其物理属性 Define →Material …… 先定义空气物性，要定义成有浮力的，取Boussinesq 选项。 Density=1.1653/m kg ，()k kg j C p ?=/1005 Thermal Conductivity=0.0267()k m w ?/，Material Type ：fluid ； Thermal Expansion Coefficient =0.0033()k /1。 通过滚动条使先前面板中不可见的物性显示出来。在Scattering Coefficient 和Scattering Phase Function 中保持默认值，在要解决的问题中不涉及到散射问题；设定热扩散系数（用boussinesq 模型时）为1e-5K -1。单击Change/Create ，关闭Materials 面板。 6.设置边界条件Define → Boundary Conditions ……
求解参数设置（Solution Methods/Solution Controls）： 在设置完计算模型和边界条件后，即可开始求解计算了，因为常会出现求解不收敛或者收敛速度很慢的情况，所以就要根据具体的模型制定具体的求解策略，主要通过修改求解参数来完成。在求解参数中主要设置求解的控制方程、选择压力速度耦合方法、松弛因子、离散格式等。 在VOF模型中，PISO比较适合于不复杂的流体，SIMPLE和SIMPLEC适合于可压缩的流体或者处于封闭域中的流体。 ? 求解的控制方程: 在求解参数设置中，可以选择所需要求 解的控制方程。可选择的方程包括Flow(流动方 程)、Turbulence(湍流方程)、Energy(能量方 程)、Volume Fraction(体积分数方程)等。在 求解过程中，有时为了得到收敛的解，先关闭 一些方程，等一些简单的方程收敛后，再开启 复杂的方程一起计算。 ? 选择压力速度耦合方法: 在基于压力求解器中，FLUENT提供了压 力速度耦合的4种方法，即SIMPLE、 SIMPLEC(SIMPLE．Consistent)、PISO以及 Coupled。定常状态计算一般使用SIMPLE或者 SIMPLEC方法，对于过渡计算推荐使用PISO方 法。PISO方法还可以用于高度倾斜网格的定常 状态计算和过渡计算。需要注意的是压力速度 耦合只用于分离求解器，在耦合求解器中不可 以使用。 在FLUENT中，可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC算法，默认是SIMPLE算法，但对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果，尤其是可以应用增加的亚松弛迭代时。 对于相对简单的问题(如没有附加模型激活的层流流动)，其收敛性可以被压力速度耦合所限制，用户通常可以使用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC算法中，压力校正亚松弛因子通常设为1.0，它有助于收敛，但是，在有些问题中，将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致流动不稳定，对于这种情况，则需要使用更为保守的亚松弛或者使用SIMPLE算法。对于包含湍流或附加物理模型的复杂流动，只要用压力速度耦合做限制，SIMPLEC就会提高收敛性，它通常是一种限制收敛性的附加模拟参数，在这种情况下，SIMPLE和SIMPLEC 会给出相似的收敛速度。 对于所有的过渡流动计算，推荐使用PISO算法邻近校正。它允许用户使用大的时间步，而且对于动量和压力都可以使用亚松弛因子1.0。对于定常状态问题，具有邻近校正的PISO并不会比具有较好的亚松弛因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。 当使用PISO邻近校正时，对所有方程都推荐使用亚松弛因子为1.0或者接近1.0。如果只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正，则要设定动量和压力的亚松弛因子之和为1.0(例如，压力亚松弛因子0.3，动量亚松弛因子0.7)。
第二章，基本物理模型 无论是可压、还是不可压流动，无论是层流还是湍流问题，FLUENT 都具有很强的模拟能力。FLUENT 提供了很多数学模型用以模拟复杂几何结构下的输运现象（如传热与化学反应）。该软件能解决比较广泛的工程实际问题，包括处理设备内部过程中的层流非牛顿流体流动，透平机械和汽车发动机过程中的湍流传热过程，锅炉炉里的粉煤燃烧过程，还有可压射流、外流气体动力学和固体火箭中的可压反应流动等。 为了能模拟工业设备和过程中的流动及相关的输运现象，FLUENT 提供了许多解决工程实际问题的选择，其中包括多空介质流动，（风扇和热交换器）的集总参量计算，流向周期流动与传热，有旋流动和动坐标系下流动问题。随精确时间滑移网格的动坐标方法可以模拟计算涡轮流动问题。FLUENT 还提供了离散相模型用以模拟喷雾过程或者稀疏颗粒流动问题。还有些两相流模型可供大家选用。 第一节，连续和动量方程 对于所有流动，FLUENT 都求解质量和动量守恒方程。对于包含传热或可压性流动，还需要增加能量守恒方程。对于有组分混合或者化学反应的流动问题则要增加组分守恒方程，当选择pdf 模型时，需要求解混合分数及其方差的守恒方程。如果是湍流问题，还有相应的输运方程需要求解。 下面给出层流的守恒方程。 2.1.1 质量守恒方程 m i i S u x t =??+ ??)(ρρ 2－1 该方程是质量守恒的总的形式，可以适合可压和不可压流动。源项m S 是稀疏相增加到连续相中的质量，（如液体蒸发变成气体）或者质量源项（用户定义）。 对于二维轴对称几何条件，连续方程可以写成： m S r v v r u x t =+ ??+ ??+??ρρρρ)()( 2－2 式中，x 是轴向坐标；r 是径向坐标，u 和v 分别是轴向和径向速度分量。 2.1.2 动量守恒方程 惯性坐标系下，i 方向的动量守恒方程为： i i j ij i j i j i F g c x p u u x u t ++??+??- =??+ ??ρτρρ)()( 2－3 式中，p 是静压；ij τ是应力张量，定义为：ij l l i j j i ij x u x u x u δμμτ??-??? ????????? ????+??=32 ，i g ρ，i F 是重力体积力和其它体积力（如源于两相之间的作用），i F 还可以包括其它模型源项或者用
详细FLUENT实例讲座翼型计算 部门： xxx 时间： xxx 整理范文，仅供参考，可下载自行编辑
CAE联盟论坛精品讲座系列 详细FLUENT实例讲座-翼型计算 主讲人：流沙 CAE联盟论坛总版主 1.1 问题描述 翼型升阻力计算是CFD最常规的应用之一。本例计算的翼型为 RAE2822，其几何参数可以查看翼型数据库。本例计算在来流速度0.75马赫，攻角3.19°情况下，翼型的升阻系数及流场分布，并将计算结果与实验数据进行对比。模型示意图如图1所示。 b5E2RGbCAP 1.p ng(12.13 K>2018/7/29 23:41:251.2 FLUENT前处理设置Step 1：导入计算模型 以3D，双精度方式启动FLUENT14.5。 利用菜单【File】>【Read】>【Mesh…】，在弹出的文件选择对话框中选择网格文件rae2822_coarse.msh，点击OK按钮选择文件。如图2所示。p1EanqFDPw
点击FLUENT模型树按钮General，在右侧设置面板中点击按钮Display…，在弹出的设置对话框中保持默认设置，点击Display按钮，显示网格。如图3所示。DXDiTa9E3d 2.png(11.51 K>2018/7/29 23:41:25
3.png(33.41 K>2018/7/29 23:41:253-2.png(52.04 K>2018/7/29 23:41:25Step 2：检查网格 采用如图4所示步骤进行网格的检查与显示。点击FLUENT模型树节点General节点，在右侧面板中通过按钮Scale…、Check及 Report Quality实现网格检查。 4.png(12. 10 K>RTCrpUDGiT2018/7/29 23:41:25点击按钮Check，在命令输出按钮出现如图5所示网格统计信息。从图中可以看出，网格尺寸分布： x轴：-48.97~50m
用FLUENT分析圆管弯头段的三维流动 摘要：简要介绍了Fluent的组成部分和使用步骤，并通过Fluent对黏性流体通过圆管弯头段的三维流动经典案例分析，介绍了用Fluent分析解决实际问题的具体过程，说明了用Fluent 分析流体力学的可行性，从而为解决其它复杂流体问题的优化分析提供了新的方法和科学依据。 关键词： Fluent ；圆管弯头；三维流动 1概述 CFD(计算流体力学)是应用数学方法描述物理和化学现象的一种数据模型模拟工具。Fluent是目前国际上通用的商业CFD(计算流体动力学)软件包，在国际CFD市场上占主导地位，只要涉及流体、热传递及化学反应等工程问题，都可用Fluent进行解算。Fluent[1I是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。它提供的无结构网格生成程序．把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。可以生成的网格包括二维的三角形和四边形网格。三维的四面体、六面体及混合网格。 2Fluent程序组成部分和求解步骤 Fluent软件包由以下三部分组成：前处理器：Gambit用于网格生成．是具有强大组合建构模型能力的专用CFD前处理器：求解器是流体计算的核心．可对基于结构化或非结构化网格进行求解：后处理器具有强大的后处理功能。 求解步骤：①确定几何形状，生成计算网格(用Gambit，也可以读入其它指定程序生成的网格)；②选择2D或3D来模拟计算；③输入网格；④检查网格；⑤选择解法器；⑥选择求解的方程，层流或湍流(或无粘流)、化学组分或化学反应、传热模型等；确定其它需要的模型：如风扇、热交换器、多孔介质等模型；⑦确定流体物性；⑧指定边界条件；⑨条件计算控制参数；⑩流场初始化；⑩计算；⑩检查结果：⑩保存结果，后处理等。
fluent下使用非牛顿流体 1、非牛顿流体：剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。 2、fluent中使用非牛顿流体 a、层流状态：直接在材料物性下设置材料的粘度，设置其为非牛顿流体。 b、湍流状态 fluent在设置湍流模型后，会自动将材料的非牛顿流体性质直接改成了牛顿流体，因此需要做一些修改。最基本的方式有两种：1、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能；2，直接利用UDF宏DEFINE_PROPERTY定义 3、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能 方法为： （1）在湍流模型中选择标准的k-e模型； （2）在Fluent窗口输入命令：define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian 然后回车。 （3）输入：y 然后回车。 4、利用DEFINE_PROPERTY宏 A：这是一个自定义材料的粘度程序如下，也许对你有帮助。 在记事本中编辑的，另存为“visosity1.c" #include "udf.h" DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread) { real mu_lam; real trial; rate=CELL_STRAIN_RATE_MAG(cell, thread); real temp=C_T(cell, thread); mu_lam=1.e12; { if(rate>1.0e-4 && rate<1.e5) trial=12830000./rate*log(pow((rate*exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.2817)+pow((1.+pow((rat e*exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.5634)),0.5)); else if (rate>=1.e5) trial=128.3*log(pow((exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.2817)+pow((1.+pow((exp(17440.46/te mp)/1.535146e8),0.5634)),0.5)); else trial=1.283e11*log(pow((exp(17440.46/temp)/1.535146e12),0.2817)+pow((1.+pow((exp(17440.4 6/temp)/1.535146e12),0.5634)),0.5)); } else if(temp>=855.&&temp<905.) {
第40卷第2期 当 代 化 工 Vol.40，No. 2 2011年2月 Contemporary Chemical Industry February，2011 收稿日期： 2010-08-17 作者简介： 魏显达（1983-），男，硕士，黑龙江北安人，2007年毕业于大庆石油学院电子信息工程，研究方向：塔顶流出系统的腐蚀与防 基于 Fluent 的三通管数值模拟及分析 魏显达，王为民， 徐建普 （辽宁石油化工大学石油天然气工程学院， 辽宁 抚顺 113001） 摘 要：Fluent 软件作为流体力学中通用性较强的一种商业CFD 软件应用范围很广。通过利用Fluent 计算流体动力学（CFD）的软件，对石油工业系统中常见的三通管内部流体进行了模拟分析，得到了三通管内在流体流动时的速度、压力和温度场分布图，为石油管道中的流体输送提供了理论依据。 关 键 词：Fluent；三通管；模拟分析；分布图 中图分类号： TQ 018 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2011）02-0165-03 Numerical Simulation and Analysis of Fluid in Three-way Connection Pipe Based on Fluent Software WEI Xian-da ，WANG Wei-min ，XU Jian-pu (Institute of Petroleum and gas engineering , Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China ） Abstract : As a commercial CFD software with good universality, the Fluent software has been used extensively. In this paper, Simulation analysis on fluid in the three-way connection pipe of the oil industry was carried out by the software of fluid mechanics computation .Then distribution graphs of velocity , pressure and temperature of fluid in the three-way pipe were gained ，which can offer theoretical basis on fluid transportation in the petroleum pipeline. Key words : Fluent three-way ；Connection pipe ；Simulation analysis ；Distribution graphs Fluent 是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包，在美国的市场占有率为60%，广泛应用于流体、热传热和各种化学反应等有关工业。软件包括前处理器（利用Gambit 进行物理建模、网格划分和划定边界层条件）、求解器（根据专业条件不同，采用不同的求解器，并规定物性、外部工作环境和进行数值迭代）和后处理器（把一些数据可视化，满足用户的特定要求）。 三通管在石油工业中应用广泛，采用传统的设计开发方法，存在经济成本高，研发周期长等缺陷，耗费大量的人力、物力 [1-2] 。应用CFD 软件，能够在 相对较短的设计周期内，较低的成本运行下，准确模拟流动具体过程，如速度场、压力场和温度场等的时变特性等。CFD 技术已经成为不可缺少的设计手段。 本文利用Fluent 的超强数值计算和分析能力对三通管道内原油流动时的速度、压强和温度场进行了数值模拟和分析，为石油管道中的流体输送提供了可靠的理论依据。 1 数学模型的建立和分析 输油管道管中，原油在三通管内的流动属于湍流，简化方程管道内的流体流动满足质量守恒、动量守恒、能量守恒、状态方程等。 连续性方程（连续性方程式质量守恒定律在流体力学中的表现形式）在直角坐标系下表示为（（1）方程） [3-5] ： 0)()()(=??+??+??+??z y x t z y x νννρρρρ （1） 式中：V x ，V y ，V z 是速度矢量ν在x 、y 和z 轴方向的分量，t 是时间，ρ是密度。 最常用的湍流求解模型是标准k -ε湍流模型。它需要求解湍动能k ((2)方程)和耗散率ε((3)方程)，具体如下所示： Y G G x x M b k i t i k t k ?+++??+??=ρεσμρ μ)[(d d （2） K K k t C G C G C x x b K i t i εμρεσμερεεε2 231)(])[(d d ?++??+??= （3）
振动流化床仿真操作过程及参数选择 1创建流化床模型。 根据靳海波论文提供的试验机参数，创建流化床模型。流化床直148mm 高1m开孔率9%孔径2mm在筛板上铺两层帆布保证气流均布。 因为实验机为一个圆形的流化床，所以可简化为仅二维模型。而实际实验中流化高度远小于1m甚至500mm所以为提高计算时间，可将模型高度缩为500mm由于筛板上铺设两层帆布以达到气流均分的目的，所以认为沿整个筛板的进口风速为均匀的。最终简化模型如下图所示： 上图为流化后的流化床模型，可以看出流化床下端的网格相对上端较密，因为流化行为主要发生的流化床下端，为了加快计算时间，所以采用这种下密上疏的划分方式。其中进口设置为velocity inlet ;出口设置为outflow ；左右两边分为设置为wall。在GAMBIT中设置完毕后，输出二维模型vfb.msh。 outflow 边界条件不需要给定任何入口的物理条件，但是应用也会有限制，大致为以下四点： 1.只能用于不可压缩流动
2.出口处流动充分发展 3.不能与任何压力边界条件搭配使用（压力入口、压力出口） 4.不能用于计算流量分配问题（比如有多个出口的问题） 2 打开FLUENT 6326，导入模型vfb.msh 点击GRID—CHECK检查网格信息及模型中设置的信息，核对是否正确，尤其查看是否出现负体积和负面积，如出现马上修改。核对完毕后，点击GRID-SCAL弹出SCALEGRID窗口，设置单位为mm 并点击change length unit 按钮。具体设置如下： 3设置求解器 保持其他设置为默认，更改TIME为unsteady，因为实际流化的过程是随时间变化的。 （1）pressure based 求解方法在求解不可压流体时，如果我们联立求解 从动量方程和连续性方程离散得到的代数方程组，可以直接得到各速
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
Fluent辐射与自然对流模拟 引言 在这个算例中，将会解决二维方箱中的辐射与自然对流相结合的问题，网格采用四边形单元网格。 在这个算例中将会学到以下知识点： 1.应用Fluent 中各种辐射模型Rosseland； 2.使用Boussinesq model定义密度； 3.设定辐射与自然对流传热问题的边界条件； 4.将单一的墙划分为多个墙区域； 5.对已有的流体物性进行修改； 6.用隔离求解器求解； 7.显示速度矢量和流函数等值线，以及温度等值线。 问题描述 将被考虑的问题如图5.1 所示，一个边长为L 的正方形箱体，右墙温度为2000K,左墙温度为1000K,上下墙绝热，重力向下，由于热重引起密度梯度所以发展为浮力流。箱体中的介质被认为是有吸收性和散射性的，因此墙壁间的辐射交换因存在吸收被减弱，同时也因为介质的散射作用而增强了。所有墙壁被认为是黑体，目的在于应用有效的辐射模型计算箱体中流场和温度场分布，以及墙壁的热流量，并且对于不同光学深度aL 比较所表现出的特性。 工质普朗特数大约为0.71，基于L 的雷诺数为500000，这说明流动相当于层状流动，应用Boussinesq 假设来模拟浮力流动。普朗克数为0.02，用于考虑传导与辐射的相对重要性，其中，T 0 = ( T h + T c)/2。在这个算例中将有三种optical thickness 的情况会被考虑到，分别是 aL=0, aL=0.2, and aL=5。注意：物理属性和工作条件（重力加速度）都已经给定以适合于产生的想要的普朗特数，雷诺数和普朗克数。如下图所示：
第1 步： 网格 将网格文件rad/rad.msh 拷至fluent 的工作目录下（就像在指南1 中描述 的一样），并起动fluent 的二维单精度解算器。 1. 读取网格文件rad.msh. File Read Case...当网格读入的时候，在Fluent 控制窗口会显示相应的信息，会报告网格有2500 个单元。 2. 检查网格质量。 Grid Check... Fluent 会对网格进行各种各样的检查，并会在控制窗口显示信息。特别注意最小体积，确保它是正数值。 3. 显示出网格（如图5.2）。 图5.2：网格显示
fluent下使用非牛顿流体 2009-11-24 10:47 1、非牛顿流体：剪应力与剪切应变率之间满足线性关系的流体称为牛顿流体，而把不满足线性关系的流体称为非牛顿流体。 2、fluent中使用非牛顿流体 a、层流状态：直接在材料物性下设置材料的粘度，设置其为非牛顿流体。 b、湍流状态 fluent在设置湍流模型后，会自动将材料的非牛顿流体性质直接改成了牛顿流体，因此需要做一些修改。最基本的方式有两种：1、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能；2，直接利用UDF宏DEFINE_PROPERTY定义 3、打开隐藏的湍流模型下非牛顿流体功能 方法为： （1）在湍流模型中选择标准的k-e模型； （2）在Fluent窗口输入命令： define/models/viscous/turbulence-expert/turb-non-newtonian 然后回车。 （3）输入：y 然后回车。 4、利用DEFINE_PROPERTY宏 A：这是一个自定义材料的粘度程序如下，也许对你有帮助。 在记事本中编辑的，另存为“visosity1.c" #include "udf.h" DEFINE_PROPERTY(cell_viscosity, cell, thread) { real mu_lam; real trial; rate=CELL_STRAIN_RATE_MAG(cell, thread); real temp=C_T(cell, thread); mu_lam=1.e12; { if(rate>1.0e-4 && rate<1.e5) trial=12830000./rate*log(pow((rate*exp(17440.46/temp)/1.53514 6e8),0.2817)+pow((1.+pow((rate*exp(17440.46/temp)/1.535146e8),0.5634) ),0.5)); else if (rate>=1.e5)
物理性质 本章描述了用于计算物质的性质以及相应程序的物理方程，在程序中你可以输入物质的每一种性质。以下各节详细介绍了计算物质的物理性质 设定物理性质是模型设定中的重要一步。 材料属性是在材料面板中的1中定义的，它允许你输入各种属性值，这些属性值和你在模型面板中定义的的问题范围相关。这些属性可能会包括： 密度或者分子量 粘性 比热容 热传导系数 质量扩散系数 标准状态焓 分子运动论中的各个参数 属性可能是温度和/或成分相关的，温度相关是基于你所定义的或者有分子运动论计算得出的多项式、分段线性或者分段多项式函数和个别成分属性。 使用材料面板中的1就会显示所使用的模型需要定义的物理性质。需要注意的是，如果你所定义的属性需要借能量方程（如理想气体定律的密度，粘性的温度相关轮廓），FLUENT 会自动去解能量方程。此时你就需要定义热边界条件和其它参数。 固体材料的物理属性 对于固体材料，我们只需要定义密度，热传导系数和比热容(除非你所模拟的是半透明介质，此时需要定义辐射性质。对于热传导系数你可以指定它们为常值，也可以指定为温度的函数或者自定义函数；对于比热容你可以指定为常值或者温度的函数；对于密度你可以指定为常值 如果你使用非耦合解算器，除非我们是在模拟非定常流或者运动的固体区域，否则对于固体材料我们可以不需定义其密度和比热容。对于定常流来说固体材料列表中也会出现比热容一项，但是该值只被用于焓的后处理程序中，计算时并不需要它 材料类型 在FLUENT中，流体和固体的物理性质是与名字"materials"相关的，这些物理性质分配给区域作为边界条件。当你模拟组分输运时，你就需要定义混合材料，该材料包括所解决问题的各种各样材料。混合物的物理性质会被定义，其中也包括流体材料的组成部分（混合材料的概念将会在混合材料一节详细讨论）。离散相模型的附加材料类型也可以使用，请参阅离散相材料的概念一节。 材料的定义可以从零开始，也可以从全局(site-wide)数据库中下载并编辑。关于修改全局数据库请参阅自定义材料数据库一节。 注意：当前你的材料列表中所有的材料都会被保存在case文件中。如果你将这个case 文件读入到新的解算器进程，你就可以使用这些材料。 使用材料面板 1(图1)允许你创建新的材料，或者从全局数据库复制材料，也可以修改材料的属性。菜单：Define/Materials...。
FLUENT6.1全攻略 第二章 FLUENT的计算步骤 本章通过一个稍微复杂一些的算例再次演示FLUENT的求解过程。这个算例的内容是计算一个二维弯管中的湍流流动和热传导过程，在这个算例中可以看到FLUENT计算的标准流程，其中包括： （1）如何读入网格文件。 （2）如何使用混合的单位制定义几何模型和物质属性。 （3）如何设定边界条件和和物质属性。 （4）如何初始化计算并用残差曲线监视计算进程。 （5）如何用分离求解器计算流场。 （6）如何用FLUENT的图形显示功能检查流场。 （7）如何用二阶精度离散格式获得更高精度的流场。 （8）以温度梯度为基准调整网格以提高对温度场的计算精度。 2.1 问题概述 图2-1 弯管流动图示 如图2-1所示，温度为26℃的冷流体流过弯管，温度为40℃的热流体从转弯处流入， 1
FLUENT6.1全攻略 并与主流中的冷流体混合。管道的尺寸如图2-1所示，单位为英寸，而边界条件和流体材料性质则采用国际单位制。入口处的雷诺数为2.03 x 105，因此必须使用湍流模型。 2.2 处理网格 网格处理包括网格的输入、检查、光顺、比例转换和显示等操作，下面分别进行介绍。 2.2.1读入网格文件 首先启动FLUENT的2D版，然后读入网格文件： File -> Read -> Case... 这个算例的网格文件可以在FLUENT6.1为用户提供的文档光盘中找到，路径是： cdrom:\fluent6.1\help\tutfiles\elbow\elbow.msh 2.2.2检查网格 执行下列菜单操作，进行网格检查： Grid -> Check 此时控制台窗口中会显示与网格有关的信息，包括网格空间范围、体积信息、表面积信息、节点信息等等。网格中存在的任何错误都会出现在这个信息报告中，其中最需要检查的是网格单元的体积不能为负值，否则计算将无法继续下去。 图2-2 Smooth/Swap Grid（光顺/转换网格）面板 2
一两端带法兰弯管置于大空间内，管外壁与空气发生自然对流换热；内通烟气并与管内壁发生强制对流换热。结构和尺寸及其它条件如图。计算任务为用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解包括管内流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。 所需的边界条件采用对流换热实验关联式计算。 要求在发动机数值仿真实验室的计算机上完成建立几何模型、生成计算网格、建立计算模型、提交求解、和结果后处理等步骤，并分别撰写计算任务的报告，计算报告用计算机打印。 计算报告包括以下与计算任务相关的项目和内容： (1)...............................传热过程简要描述包括传热方式、流动类型等； (2)计算方案分析包括所求解的控制方程及其简化、边界条件及其确定方法和主要计算过程； (3)计算网格简报包括网格划分方案、单元拓扑、单元和节点数量、网格质量等； (4)计算模型描述包括流体物性、边界条件、湍流模型、辐射模型及近壁处理等； (5)求解过程简报包括求解方法、离散格式、迭代过程监控、收敛准则等； (6)...............................................计算结果及分析给出下列图表和数据： w纵剖面和中间弯管45°方向横剖面上的温度、温度梯度、速度分布图，以
及法兰和中间弯管处的局部放大图。 w管内壁面上的温度、热流密度和表面传热系数分布，包括三维分布和沿管长度方向上的分布。w..................................................................................................总热流量。w由2种数值计算方法求得管内外烟气和空气之间换热的平均传热系数和烟气出口温度，并与工程算法得到的数值对比。
第1章绪论 (2) 1.1换热器的分类 (2) 1.2 换热器研究与发展 (3) 1.2.1换热器发展历史 (3) 1.2.2 换热器研究及发展动向 (3) 1.2.3 国外新型换热器技术走向 (4) 第2章管壳式换热器 (9) 2.1 管壳式换热器结构 (9) 2.2 管壳式换热器类型 (9) 2.3 换热器的安装、使用及维护 (10) 2.3.1换热器的安装 (10) 2.3.2 换热器的清洗 (10) 2.3.3换热器的维护和检修 (12) 2.3.4换热器的防腐 (13) 2.4 换热器的强化 (14) 2.4.1管程的传热强化 (14) 2.4.2 壳程的传热强化 (16) 第3章流体传热的研究方法 (17) 3.1 传热学的常用研究方法 (17) 3.2数值模拟的求解过程 (17) 第4章基于Fluent的管壳式换热器的数值计算 (20) 4.1 Fluent简介 (20) 4.2 基于Fluent的三角形排列的换热器流畅模拟 (21) 结论 (31)
第1章绪论 换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器，广泛应用于化工、石油化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工业等行业。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。 1.1换热器的分类 换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是耗能量十分大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器结构和形式亦不相同，换热器种类随新型，高效换热器的开发不断更新，具体分类如下。 (1)冷、热流体热量交换的原理和方式 基本上可分三大类：间壁式、混合式和蓄热式。 间壁式换热器是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流进行换热。间壁式换热器根据传热面的结构不同可分为管式、板面式和其他型式。管式换热器以管子表面作为传热面，包括蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器等；板面式换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换热器等；其他型式换热器是为满足某些特殊要求而设计的换热器，如刮面式换热器、转盘式换热器和空气冷却器等。 混合式换热器是通过冷、热流体的直接接触、混合进行热量交换的换热器，又称接触式换热器。由于两流体混合换热后必须及时分离，这类换热器适合于气、液两流体之间的换热。例如，化工厂和发电厂所用的凉水塔中，热水由上往下喷淋，而冷空气自下而上吸入，在填充物的水膜表面或飞沫及水滴表面，热水和冷空气相互接触进行换热，热水被冷却，冷空气被加热，然后依靠两流体本身的密度差得以及时分离。 在蓄热式换热器中，冷热两种流体依次交替地流过同一换热表面而实现热量交换，固体表面除了换热以外还起到蓄热的作用：高温流体经过时，固体避免吸收并积蓄热量，然后释放给接着流过的低温流体。这种换热器的热量传递过程是非稳态的。 三种类型中，间壁式换热器应用最为广泛。 (2)表面的紧凑程度 换热器还可以按照表面的紧凑程度而区分为紧凑式换热器（compact heat exchanger）与非紧凑式换热器(non-compact heat exchanger)。紧凑的程度可以用水力直径（d h，hydraulic diameter，也称当量直径，流动界面积的4倍除以湿周长）来区别，或者用每立方米中的传热面积β来衡量：当β>700m2或者d h <6mm时，称为紧凑式换热器。当β>3000m2或者100m μ
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