FLUENT求解器精彩讲解
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第二十二章解算器本章描述了FLUENT解算器的结构以及使用方法。
目录数值格式概况离散分离解耦合解解算器的使用概况离散差分格式的选择选择压力速度耦合方法设定松弛因子改变Courant数Turning On FAS Multigrid设定解的限制解的初始化计算监视解的收敛性计算期间命令的执行收敛性与稳定性数值格式概况FLUENT为我们提供了两种数值方法:分离解法("FLUENT/UNS")和耦合解法("RAMPANT")。
Fluent的两种解法都可以解决守恒型积分方程,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解算器原来是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。
fluent笔记讲解Discretization离散Node values节点值,coarsen粗糙refine 细化curvature曲率,X-WALL shear Stress 壁面切应力的X方向。
strain rate应变率1、求解器:(solver)分为分离方式(segeragated)和耦合方式(coupled),耦合方式计算高速可压流和旋转流动等复杂高参数问题时比较好,耦合隐式(implicit)耗时短内存大,耦合显式(explicit)相反;2.收敛判据:观察残差曲线。
可以在残差监视器面板中设置Convergence Criterion(收敛判据),比如设为10 -3 ,则残差下降到小于10 -3 时,系统既认为计算已经收敛并同时终止计算。
(2)流场变量不再变化。
有时候不论怎样计算,残差都不能降到收敛判据以下。
此时可以用具有代表性的流场变量来判断计算是否已经收敛——如果流场变量在经过很多次迭代后不再发生变化,就可以认为计算已经收敛。
(3)总体质量、动量、能量达到平衡。
在Flux Reports (通量报告)面板中检查质量、动量、能量和其他变量的总体平衡情况。
通过计算域的净通量应该小于0.1%。
Flux Reports(通量报告)面板如图2-17 所示,其启动方法为:Report -> Fluxes3.一阶精度与二阶精度:First Oder Upwind and Second Oder Upwind(一阶迎风和二阶迎风)①一阶耗散性大,有比较严重的抹平现象;稳定性好②二阶耗散性小,精度高;稳定性较差,需要减小松弛因子4.流动模型的选择①inviscid无粘模型:当粘性对流场影响可以忽略时使用;例如计算升力。
②laminar层流模型:考虑粘性,且流动类型为层流。
③Spalart-Allmaras (S-A模型):单方程模型,适用于翼型、壁面边界层流动,不适于射流等自由剪切湍流问题。