Fluent中的源项含义与设置

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。

FLUENT参数设置1.网格设置：网格是影响仿真结果的重要因素，所以正确的网格设置非常重要。

(a)边界条件：首先，根据你的仿真模型，设置边界条件。

例如，如果你仿真的是空气流动在一个封闭空间中的问题，那么你需要设置墙壁、入口和出口的边界条件。

确保边界条件被准确地定义。

(b)网格划分：在网格划分中，你需要考虑网格精度和计算时间的平衡。

较精细的网格可以提供更准确的结果，但也会增加计算时间和内存需求。

所以要在增加精度和处理时间之间进行权衡。

(c)边界层网格：根据流场的特性，添加适当的边界层网格来更精确地捕捉均流条件。

(d)网格独立性：进行网格独立性分析，即通过在不同的网格细度上进行仿真，来判断模型结果是否收敛并保持一致。

2.物理模型设置：选择适当的物理模型是实现精确仿真的关键。

(a)流体模型：根据实际情况选择合适的流体模型。

例如，对于气体流动问题，可以选择标准的理想气体模型。

(b) 物理现象：考虑你希望研究或模拟的物理现象，并选择相应的模型。

例如，如果你希望研究湍流流动，可以选择湍流模型如k-epsilon模型。

(c)进一步模型设置：根据具体问题的特点，可以选择开启其他模型参数。

例如，对于多相流问题，需要开启相应的多相流模型。

3.数值设置：数值设置对于FLUENT的结果准确性和收敛性都有很大的影响。

(a)时间步长：根据仿真的时间尺度，选择适当的时间步长。

过大的时间步长可能导致不准确的结果，而过小的时间步长会增加计算时间。

(b)收敛准则：选择合适的收敛准则，例如残差的阈值。

一般来说，残差在迭代过程中应达到稳定状态，并且误差足够小。

(c)迭代方案：选择合适的求解器和预处理器。

FLUENT提供了多种求解器和预处理器的选择，根据具体问题进行设置。

4.结果输出：为了更好地理解仿真结果，合理的结果输出设置是必要的。

(a)监控参数：选择与你的研究目的相关的参数，如速度、温度、压力等，并设置相应的监控点。

(b)数值图表：选择合适的结果图表，如速度矢量图、压力分布图等，以更直观地观察结果。

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。

fluent动量源项案例标题：Fluent动量源项案例1. 基本概念Fluent动量源项是在流体力学中常用的一种边界条件，用于描述在流体中引入的额外动量。

它可以模拟不同的物理现象，如风力、浮力、推力等。

2. 风力发电在风力发电场景中，通过设置Fluent动量源项来模拟风力对风力发电机的影响。

通过调整动量源项的大小和方向，可以模拟不同风速和风向下的风力发电效果。

3. 水力发电类似于风力发电，Fluent动量源项也可以应用于水力发电场景。

通过设置动量源项，可以模拟水流对水轮机的冲击力，从而计算出水力发电的效率和功率。

4. 燃烧模拟在燃烧模拟中，Fluent动量源项可用于模拟燃料喷射和燃烧过程中的动量变化。

通过调整动量源项的数值和分布，可以精确描述燃料在燃烧室中的流动和燃烧过程。

5. 空气动力学在航空航天领域，Fluent动量源项被广泛应用于模拟飞机的飞行特性。

通过设置动量源项，可以模拟空气对飞机的阻力、升力和推力等影响，从而评估飞机的性能和稳定性。

6. 气动外形设计在汽车和飞机等交通工具的设计过程中，Fluent动量源项可以帮助工程师优化气动外形。

通过调整动量源项的数值和分布，可以改变气流的流动方式，从而减小气阻，提高车辆的燃油效率和速度。

7. 水动力学在船舶和潜艇设计中，Fluent动量源项可用于模拟水流对船体的作用力。

通过设置动量源项，可以模拟船舶在不同水流条件下的操纵性能和阻力特性，从而优化船体设计。

8. 石油勘探在石油勘探中，Fluent动量源项可以模拟地下油藏中的流体运动。

通过设置动量源项，可以模拟油井的产量和压力变化，从而评估油田的开发潜力和优化开采方案。

9. 污水处理在污水处理过程中，Fluent动量源项可以模拟水流对污水处理设备的冲击力。

通过调整动量源项的数值和分布，可以优化污水处理设备的运行效率和处理效果。

10. 热传导除了动量传递，Fluent动量源项还可以用于模拟热传导过程中的能量转移。

4月1日写给Fluent新手(续)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？假扩散（false diffusion）的含义：基本含义：由于对流—扩散方程中一阶导数项的离散格式的截断误差小于二阶而引起较大数值计算误差的现象。

有的文献中将人工粘性（artificial viscosity）或数值粘性（numerical viscosity）视为它的同义词。

拓宽含义：现在通常把以下三种原因引起的数值计算误差都归在假扩散的名称下1.非稳态项或对流项采用一阶截差的格式;2.流动方向与网格线呈倾斜交叉(多维问题);3.建立差分格式时没有考虑到非常数的源项的影响。

克服或减轻假扩散的格式或方法，为克服或减轻数值计算中的假扩散(包括流向扩散及交叉扩散)误差，应当：1. 采用截差阶数较高的格式；2. 减轻流线与网格线之间的倾斜交叉现象或在构造格式时考虑到来流方向的影响。

3. 至于非常数源项的问题，目前文献中，还没有为克服这种影响而专门构造的格式，但是高阶格式显然对减轻其影响是有利的。

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？FLUENT等高线（contour）显示过程中，可以通过调节显示的水平等级来调节其显示细节，Levels...最大值允许设置为100.对于封闭的3D物体，可以通过建立Surface，监视Surface上的量来显示计算结果。

或者计算之后将结果导入到Tecplot中，作切片图显示。

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？对于非定常计算，可以通过创建动画来形象地显示出动态的效果图。

Solve->Animate->Define...，具体操作请参考Fluent用户手册。

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？GAUGE PRESSURE 就是静压。

fluent 操作界面中英文对照Grid 网格Read 读取文件：scheme 方案 journal 日志 profile 外形 Write 保存文件Import ：进入另一个运算程序 Interpolate ：窜改，插入 Hardcopy ： 复制， Batch options 一组选项 Save layout 保存设计Check 检查Info 报告：size 尺寸 ；memory usage 内存使用情况；zones 区域 ；partitions 划分存储区 Polyhedral 多面体：Convert domain 变换范围 Convert skewed cells 变换倾斜的单元 Merge 合并 Separate 分割Fuse (Merge 的意思是将具有相同条件的边界合并成一个;Fuse 将两个网格完全贴合的边界融合成内部(interior)来处理，比如叶轮机中，计算多个叶片时，只需生成一个叶片通道网格，其他通过复制后，将重合的周期边界Fuse 掉就行了。

注意两个命令均为不可逆操作，在进行操作时注意保存case)Zone 区域： append case file 添加case 文档 Replace 取代；delete 删除；deactivate 使复位；Surface mesh 表面网孔Reordr 追加，添加：Domain 范围；zones 区域； Print bandwidth 打印 Scale 单位变换 Translate 转化Rotate 旋转 smooth/swap 光滑/交换Define Models 模型：solver 解算器Pressure based 基于压力Density based 基于密度implicit 隐式，explicit 显示Space 空间：2D，axisymmetric（转动轴），axisymmetric swirl （漩涡转动轴）；Time时间：steady 定常，unsteady 非定常Velocity formulation 制定速度：absolute绝对的；relative 相对的Gradient option 梯度选择：以单元作基础；以节点作基础；以单元作梯度的最小正方形。

源项source item源项是一个广义量，它代表了那些不能包括到控制方程的非稳态项，对流项与扩散项中的所有其它各项之和。

总结：因为源项是一广义量，它代表那些不能包括到控制方程的非稳态项所以：在UDS中的标准方程中包括时间项、对流项、扩散项。

（所以书fluent工程技术与实例应用P394方程为标准的形式。

）时间项对流项扩散项源项在控制方程中加入广义源项，对于扩展所讨论的算放及相应的程序的通用性具有重要意义。

若源项为常数，则在离散方程的建立过程中不会带来任何困难。

一般情况下，源项是不为常数的，是所求未知量Φ的函数。

此时对源项的处理十分重要，有时甚至是数值求解成败的关键。

当源项是所求解未知量的函数时，较为广泛的一种处理方法是将源项局部线形化，即假定在未知量微小的变动范围内，源项可以表示成为该未知量的线形函数。

关于源项的线性化处理要作以下说明：1. 当源项为未知量的函数时，线性化的处理比假定源项为常数更为合理。

2. 线性化处理又是建立线性代数方程所必须的。

3. 为了保证代数方程迭代求解的收敛，要求：4. 由代数方程迭代求解的公式：可见，Sp绝对值的大小影响到迭代过程中温度的变化速度，Sp的绝对值越大（Sp<0），好像系统的惯性越大，相邻两次迭代之间Tp的变化越小，因而收敛速度下降，但有利于克服迭代过程的发散。

[1] 源项的定义步骤：要为一个或更多的区域定义源项，请遵循如下步骤（记住使用SI单位）： 1. 在流体或者固体面板打开源项选项。

2. 设定适当的源项值，注意下面的注释：l 要指定常数源项，在邻近源项框的下拉列表中选择（或者保持）常数，然后在框中输入常数值。

l 指定温度相关或者其它函数源项，你可以用边界轮廓（见边界轮廓一节），或者自定义函数（见自定义函数一节）。

l 记住你不应该只定义质量源项而不定义其它源项，请参阅定义质量、动量、能量和其它的源项一节。

l 因为你所指定的源项时提及源项，所以要确定源项的适当值，你要确定定义了源项的区域的单元的体积。

FLUENT软件操作界面中英文对照FLUENT 软件操作界面中英文对照File 文件Grid 网格Read 读取文件：scheme 方案 journal 日志 profile 外形 Write 保存文件Import ：进入另一个运算程序Interpolate ：窜改，插入Hardcopy ：复制， Batch options 一组选项 Save layout 保存设计Check 检查Info 报告：size 尺寸；memory usage 内存使用情况；zones 区域；partitions 划分存储区 Polyhedral 多面体：Convert domain 变换范围 Convert skewed cells 变换倾斜的单元 Merge 合并 Separate 分割Fuse (Merge 的意思是将具有相同条件的边界合并成一个;Fuse 将两个网格完全贴合的边界融合成内部(interior)来处理，比如叶轮机中，计算多个叶片时，只需生成一个叶片通道网格，其他通过复制后，将重合的周期边界Fuse 掉就行了。

注意两个命令均为不可逆操作，在进行操作时注意保存case)Zone 区域： append case file 添加case 文档 Replace 取代；delete 删除；deactivate 使复位；Surface mesh 表面网孔Reordr 追加，添加：Domain 范围；zones 区域；Print bandwidth 打印 Scale 单位变换 Translate 转化Rotate 旋转 smooth/swap 光滑/交换Define Models 模型：solver 解算器Pressure based 基于压力Density based 基于密度implicit 隐式，explicit 显示Space 空间：2D，axisymmetric（转动轴），axisymmetric swirl （漩涡转动轴）；Time时间：steady 定常，unsteady 非定常Velocity formulation 制定速度：absolute绝对的；relative 相对的Gradient option 梯度选择：以单元作基础；以节点作基础；以单元作梯度的最小正方形。

源项source item源项是一个广义量，它代表了那些不能包括到控制方程的非稳态项，对流项与扩散项中的所有其它各项之和。

总结：因为源项是一广义量，它代表那些不能包括到控制方程的非稳态项所以：在UDS中的标准方程中包括时间项、对流项、扩散项。

（所以书fluent工程技术与实例应用P394方程为标准的形式。

）()tD Sφρφρμφφ∂+∇-∇=∂时间项对流项扩散项源项在控制方程中加入广义源项，对于扩展所讨论的算放及相应的程序的通用性具有重要意义。

若源项为常数，则在离散方程的建立过程中不会带来任何困难。

一般情况下，源项是不为常数的，是所求未知量Φ的函数。

此时对源项的处理十分重要，有时甚至是数值求解成败的关键。

当源项是所求解未知量的函数时，较为广泛的一种处理方法是将源项局部线形化，即假定在未知量微小的变动范围内，源项可以表示成为该未知量的线形函数。

关于源项的线性化处理要作以下说明：1.当源项为未知量的函数时，线性化的处理比假定源项为常数更为合理。

2.线性化处理又是建立线性代数方程所必须的。

3.为了保证代数方程迭代求解的收敛，要求：4. 由代数方程迭代求解的公式：可见，Sp绝对值的大小影响到迭代过程中温度的变化速度，Sp的绝对值越大（Sp<0），好像系统的惯性越大，相邻两次迭代之间Tp的变化越小，因而收敛速度下降，但有利于克服迭代过程的发散。

[1]源项的定义步骤：要为一个或更多的区域定义源项，请遵循如下步骤（记住使用SI单位）：1. 在流体或者固体面板打开源项选项。

2. 设定适当的源项值，注意下面的注释：l 要指定常数源项，在邻近源项框的下拉列表中选择（或者保持）常数，然后在框中输入常数值。

l 指定温度相关或者其它函数源项，你可以用边界轮廓（见边界轮廓一节），或者自定义函数（见自定义函数一节）。

l 记住你不应该只定义质量源项而不定义其它源项，请参阅定义质量、动量、能量和其它的源项一节。

l 因为你所指定的源项时提及源项，所以要确定源项的适当值，你要确定定义了源项的区域的单元的体积。