FLUENT菜鸟入门-不可不知的50个经典问题

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Fluent必知的一些基本概念!

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。

湍流与黏性有什么关系?

湍流和粘性都是客观存在的流动性质。

湍流的形成需要一定的条件,粘性是一切流动都具有的。

流体流动方程本身就是具非线性的。

NS方程中的粘性项就是非线性项,当然无粘的欧拉方程也是非线性的。

粘性是分子无规则运动引起的,湍流相对于层流的特性是由涡体混掺运动引起的。

湍流粘性是基于湍流体的parcel湍流混掺是类比于层流体中的分子无规则运动,只是分子无规则运动遥远弱些吧了。不过,这只是类比于,要注意他们可是具有不同的属性。

粘性是耗散的根源,实际流体总是有耗散的。

而粘性是制约湍流的。

LANDAU说,粘性的存在制约了湍流的自由度。

湍流粘性系数和层流的是不一样的,层流的粘性系数基本可认为是常数,可湍流中层流底层中粘性系数很小,远小于层流时的粘性系数;而在过渡区,与之相当,在一个数量级;在充分发展的湍流区,又远大于层流时的粘性系数.这是鮑辛内斯克1987年提出的。

1 FLUENT的初始化面板中有一项是设置从哪个地方开始计算(compute from),选择从不同的边界开始计算有很大的区别吗?该怎样根据具体问题选择从哪里计

算呢?比如有两个速度入口A和B,还有压力出口等等,是选速度入口还是压力出口?如果选速度入口,有两个,该选哪个呀?有没有什么原则标准之类的东西?

一般是选取ALL ZONE,即所有区域的平均处理,通常也可选择有代表性的进口(如多个进口时)进行初始化。对于一般流动问题,初始值的设定并不重要,因为计算容易收敛。但当几何条件复杂,而且流动速度高变化快(如音速流动),初始条件要仔细选择。如果不收敛,还应试验不同的初始条件,甚至逐次改变边界条件最后达到所要求的条件。

2 要判断自己模拟的结果是否是正确的,似乎解的收敛性要比那些初始条件和边界条件更重要,可以这样理解吗?也就是说,对于一个具体的问题,初始条件和边界条件的设定并不是唯一的,为了使解收敛,需要不断调整初始条件和边界条件直到解收敛为止,是吗?如果解收敛了,是不是就可以基本确定模拟的结果是正确的呢?

对于一个具体的问题,边界条件的设定当然是唯一的,只不过初始化时可以选择不同的初始条件(指定常流),为了使解的收敛比较好,我一般是逐渐的调节边界条件到额定值("额定值"是指你题目中要求的入口或出口条件,例如计算一个管内流动,要求入口压力和温度为10MPa和3000K,那么我开始叠代时选择入口压力和温度为1MPa和500K(假设,这看你自己问题了),等流场计算的初具规模、收敛的较好了,再逐渐调高压力和温度,经过好几次调节后最终到达额定值10MPa和3000K,这样比一开始就设为10MPa和3000K收敛的要好些)这样每次叠代可以比较容易收敛,每次调节后不用再初始化即自动调用上次的解为这次的初始解,然后继续叠代。即使解收敛了,这并不意味着就可以基本确定模拟的结果是正确的,还需要和实验的结果以及理论分析结果进行对比分析。

边界条件对应的一般设定方法

边界条件对应的一般设定方法:

*Genaeral--- pressure inlet;pressure outlet

*Compressible flows---mass flow inlet;pressure far-field

*Incompressible ---velocity inlet;outflow

*Special----Inlet vent,outlet vent;intake fan ,exhaust fan;

这些设定并不必须完全吻合,但是只要坚持收敛快,计算准确,边界上计算参数

的法向梯度不要太大即可。

紊动能强度和长度尺度的设定方法:

*Exhaust of a turbine----Intensity=20%, Length scale=1-10% of blade span

*Downstream of perforated plate or screen--

Intensity=10% ,Length scale=screen /hole size

*Fully-developed flow in aduct or pipe

Intensity=5% ,Length scale=hydrulic diameter

FLUENT里的压强系数是怎么定义的?

Cp =( p-p(far field))/(1/2*rho*U**2)

采用Uer Define Function即可

耦合

在fluent的define-->solver中有一个solver方法的选择问题,一个是segregated, 另一个是couple一个传统的算法。一个是全耦合,一个是全耦合。

传统的方法就是解动量方程,然后对压力和速度进行解偶,这里面有

经典的simple,simplec,piso等方法。多用于解不可压缩流体的流动问题。

而全偶合方法则不是这样求解,是把所有所有的动量,连续、能量等方程

“联立”进行直接的求解,这样的求解方法一般多用于计算可压缩流体的

流动问题,特别象空气动力学问题基本上都是使用全偶合方式求解

如何设置courant number?

在fluent中,用courant number来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说,随着courant number的从小到大的变化,收敛速度逐渐加快,但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题,在计算的过程中,最好是把courant number从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如果收敛速度较慢而且比较稳定的话,可以适当的增加courant number的大小,根据自己具体的问题,找出一个比较合适的courant number,让收敛速度能够足够的快,而且能够保持它的稳定性

courant number实际上是指时间步长和空间步长的相对关系,系统自动减小courant数,这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域,当局部的流速过大或