求解器基础 Introductory FLUENT Training.ppt

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1、求解器基础求解器基础Introductory FLUENT TrainingIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006求解器执行求解器执行操作顺序一般是按菜单从左操作顺序一般是按菜单从左到右展开的顺序执行的到右展开的顺序执行的读入读入mesh文件然后转换单文件然后转换单位位选择物理模型选择物理模型定义材料属性定义材料属性指定工作条件指定工作条件指定边界条件指定边界条件提供初始解提供初始解设置求解器控制设置求解器控制设置收敛监视器设置收敛监视器计算和监视器解决方案计算和监视器解决方案后处理后处理反馈回求解器反馈回求解器工程分析工程分析In

2、troductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006文本用户界面文本用户界面所有的图形用户界面命令所有的图形用户界面命令都有一个对应的文本用户都有一个对应的文本用户界面命令界面命令高级命令只在高级命令只在TUI中可用中可用按下按下Enter键可显示当前光键可显示当前光标下的命令设置标下的命令设置q返回上一级菜单返回上一级菜单FLUENT能够在批处理模式下运行或能够在批处理模式下运行或者在脚本格式下使用日志文件者在脚本格式下使用日志文件FileStart JournalWriteFileJournalReadFileStop JournalWriteu

3、用户指南在FLUENT用户服务中心可以找到Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006使用使用TUI命令命令一些一些TUI操作命令可简写：操作命令可简写：ls 列出在工作目录下的文件列出在工作目录下的文件rcd 读入读入case和和data文件文件wcd 写入写入case和和data文件文件rc/wc 读入读入/写入写入case文件文件rd/wd读入读入/写入写入data文件文件it迭代迭代在非交互模式下在非交互模式下TUI命令在一个批处理文命令在一个批处理文件中能够用来自动运行。件中能够用来自动运行。TUI命令命令file/read-b

4、c 和和file/write-bc 能够用来从文件中独能够用来从文件中独立的读入和写入立的读入和写入FLUENT设置设置TUI命令可以用来设置各个求解器变量命令可以用来设置各个求解器变量增加后缀增加后缀.gz 在在case,data文件后面可以文件后面可以写成压缩格式，在读入时再自动解压写成压缩格式，在读入时再自动解压;Read case filerc example.cas.gz;Initialize the solution/solve/initialize/initialize-flow;Calculate 50 iterationsit 50;Write data filewd exa

5、mple50.dat.gz;Calculate another 50 iterationsit 50;Write another data filewd example100.dat.gz;Exit FLUENTexityesSample Batch FileIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006鼠标功能鼠标功能鼠标按键功能由所选择的求解器（鼠标按键功能由所选择的求解器（2D/3D）决定，而且能够在求）决定，而且能够在求解器中设定。解器中设定。默认设置默认设置二维求解器二维求解器左键平移左键平移/推动推动中键放大缩小中键放大缩小右键

6、选择右键选择/探针探针三维求解器三维求解器左键绕左键绕2轴旋转轴旋转中键缩放中键缩放中键点击点为窗口中心中键点击点为窗口中心右键选择右键选择/探针探针用激活的探针找回流场的细节信息用激活的探针找回流场的细节信息在图形显示面板上点右键在图形显示面板上点右键DisplayMouse ButtonsIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006读入网格元素读入网格元素网格元素在前处理程序中定义并且保网格元素在前处理程序中定义并且保存在存在mesh文件中文件中单元体将求解域离散化单元体将求解域离散化计算域由表征关心的流体和固体区域计算域由表征关心的

7、流体和固体区域网格所确定网格所确定面单元体边界面单元体边界线面的边界线面的边界节点线的交汇处节点线的交汇处/网格点网格点区域一系列节点，面，和区域一系列节点，面，和/或者体或者体边界数据指派给面区域边界数据指派给面区域材料数据和源项指派给体区域材料数据和源项指派给体区域Simple 2D MeshNodeFaceCellCell CenterSimple 3D meshFaceCellNodeEdgeIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006读入网格读入网格 区域区域入口出口墙孔(内部)孔板孔板影子流体(单元区域)默认内部是包括所有内部

8、单元体面的区域DefineBoundary ConditionsIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006网格缩放和单位设置网格缩放和单位设置当当FLUENT读入一个网格，所有的物读入一个网格，所有的物理尺寸都被假设为以米为单位。理尺寸都被假设为以米为单位。如果你的模型没有以米为单位，就必如果你的模型没有以米为单位，就必须适当地进行缩放须适当地进行缩放检验并确定检验并确定域的范围域的范围在网格缩放之后在网格缩放之后是正确的是正确的任何想得到的任何想得到的“混合混合”的单位系统的单位系统都能够实现都能够实现默认情况下，默认情况下，FLUE

9、NT使用使用SI单位系单位系统（特殊的，米千克秒系统）统（特殊的，米千克秒系统）在单位设置面板上能够自己定义任何在单位设置面板上能够自己定义任何单位单位GridScaleDefineUnitsIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006网格重排和修改网格重排和修改网格能够重排为了是相邻的单元体在域中和内存中能够互相靠近网格能够重排为了是相邻的单元体在域中和内存中能够互相靠近改善内存存取效率，降低计算带宽改善内存存取效率，降低计算带宽重排能够应用于整个区域或者是特定单元区域重排能够应用于整个区域或者是特定单元区域网格每部分的带宽能够作为参考

10、打印出来网格每部分的带宽能够作为参考打印出来面面/体区域同样也能在体区域同样也能在Grid菜单下列选项中得到修改菜单下列选项中得到修改分离和合并域分离和合并域通过复制面和节点来融合单元体区域通过复制面和节点来融合单元体区域平移，旋转，镜相面或者单元体域平移，旋转，镜相面或者单元体域通过延伸面扩展域通过延伸面扩展域替代域或删除域替代域或删除域激活或者不激活单元体域激活或者不激活单元体域GridReorderZonesGridReorderDomainGridReorderPrint BandwidthIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 20

11、06多面体网格转化多面体网格转化四面体的或者混合的网格能够在四面体的或者混合的网格能够在FLUENT 6.3中不用通过前处理程序就转换为多面体中不用通过前处理程序就转换为多面体网格网格优点优点改善网格质量改善网格质量能够显著减少单元数能够显著减少单元数用户控制转换过程用户控制转换过程缺点缺点不能自适应和再次转换不能自适应和再次转换不能使用修改网格的工具，比如：平不能使用修改网格的工具，比如：平滑，交换，合并和伸出滑，交换，合并和伸出在网格菜单中两个转化选项可用在网格菜单中两个转化选项可用把区域中所有的单元体（除了六面体）都把区域中所有的单元体（除了六面体）都转换为多面体转换为多面体不能转换有悬

12、挂点的网格不能转换有悬挂点的网格六面体核心网格能够使用六面体核心网格能够使用tpoly独立转独立转化化polyhedra能够把高度倾斜的单元体转换为能够把高度倾斜的单元体转换为多面体多面体Converting Mesh for DPW3-W1 WingTet/Hybrid MeshPolyhedral MeshGridPolyhedraConvert Skewed CellsGridPolyhedraConvert DomainIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006轮廓数据和解数据的内插轮廓数据和解数据的内插FLUENT允许通过使用

13、轮廓文件和轮廓数据允许通过使用轮廓文件和轮廓数据文件对选定的变量在面域和单元体域内添文件对选定的变量在面域和单元体域内添写选择可变数据进行插值写选择可变数据进行插值比如说，来自试验数据的轮廓文件或者以比如说，来自试验数据的轮廓文件或者以前前FLUENT计算的数据作为轮廓文件为一个计算的数据作为轮廓文件为一个速度进口提供信息，或者利用粗网格计算速度进口提供信息，或者利用粗网格计算数据为细网格计算提供信息数据为细网格计算提供信息轮廓文件是选定变量在特殊面或点的数据轮廓文件是选定变量在特殊面或点的数据文件，能够在文件，能够在FLUENT窗口中读入和写入。窗口中读入和写入。同样的，内插数据文件是包括选

14、定的流场同样的，内插数据文件是包括选定的流场变量在特定单元体域上的离散数据，可以变量在特定单元体域上的离散数据，可以被读入和写入被读入和写入FLUENTFileProfileWriteFileProfileReadFileInterpolateIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006FLUENT 6中可用的模型中可用的模型流体流动和传热流体流动和传热动量方程，连续性方程，能量方程动量方程，连续性方程，能量方程辐射辐射紊流紊流以以RANS为基础的模型为基础的模型Spalart-Allmaras,k,k,Reynolds stress）大

15、涡模拟和分离涡模拟大涡模拟和分离涡模拟组分运输组分运输有限体积反应有限体积反应Arrhenius 有限速率化学反应有限速率化学反应紊流快速化学反应紊流快速化学反应涡耗散，无预混合，预混合，涡耗散，无预混合，预混合，部分预混合部分预混合紊流有限速率化学反应紊流有限速率化学反应EDC,薄片火焰薄片火焰,PDF模型模型表面反应模型表面反应模型Pressure Contours in Near-Ground FlightTemperature Contours for Kiln Burner RetrofitIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2

16、006GasoutletOiloutletInletWateroutletContours of Oil Volume Fractionin a Three-Phase SeparatorPressure Contours in a Squirrel Cage BlowerFLUENT 6中的可用模型中的可用模型多相流多相流(DPM)离散相模型离散相模型(VOF)不混合流体体积模型不混合流体体积模型混合模型混合模型Eulerian-Eulerian Eulerian-granular液体液体/固体和空穴相变模型固体和空穴相变模型移动和变形网格移动和变形网格移动区域移动区域单一和多参考坐标系单一

17、和多参考坐标系混合平面模型混合平面模型滑动网格模型滑动网格模型移动和变形（动态）网格移动和变形（动态）网格自定义标量运输方程自定义标量运输方程Courtesy Ford Motor Co.Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006设置材料属性设置材料属性在在 FLUENT中能够对流体，固体，中能够对流体，固体，混合物以及粒子混合物以及粒子 设置材料属性设置材料属性FLUENT提供了一个材料标准数据提供了一个材料标准数据库和用户自定义数据库的功能库和用户自定义数据库的功能物理模型包含需要定义的额外材物理模型包含需要定义的额外材料，并指出需

18、要定义材料哪些属料，并指出需要定义材料哪些属性性在气相燃烧中附加产物和混合属在气相燃烧中附加产物和混合属性性辐射中的发射率和吸收率辐射中的发射率和吸收率热传导中的导热系数热传导中的导热系数质量传输中的扩散率质量传输中的扩散率材料属性能够直接用温度的函数材料属性能够直接用温度的函数来定义，或者使用其它变量的自来定义，或者使用其它变量的自定义函数来定义定义函数来定义DefineMaterialsIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006材料数据库材料数据库FLUENT 材料数据库材料数据库提供一系列预定义好的流提供一系列预定义好的流体，固体

19、和混合材料的接体，固体和混合材料的接口口材料能够被复制到材料能够被复制到case文件文件中，如果需要的话还能够中，如果需要的话还能够编辑编辑自定义材料数据库自定义材料数据库创造一个新的自定义材料创造一个新的自定义材料数据库，材料属性可来自数据库，材料属性可来自已有的已有的case文件并可再用于文件并可再用于不同不同case文件。文件。自定义数据库能够从自定义数据库能够从FLUENT标准原料面板中标准原料面板中提取和编辑提取和编辑Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006设置工作条件设置工作条件工作条件设置了工作条件设置了FLUENT计算

20、的参考值计算的参考值工作压力在参考压力位置设置参考值，工作压力在参考压力位置设置参考值，用于计算表压用于计算表压设置的工作压力接近区域内部的平均设置的工作压力接近区域内部的平均压力压力引力矢量用来计算重力引力矢量用来计算重力工作温度设置了参考值用来计算工作温度设置了参考值用来计算 Boussinesq 模型下的浮力模型下的浮力指定工作密度设置了密度大范围变化的指定工作密度设置了密度大范围变化的流动的参考值流动的参考值DefineOperating ConditionsIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006求解器执行其它课程求解器执行

21、其它课程Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006后处理后处理在在FLUENT中有许多可用的后处理工具中有许多可用的后处理工具生成表面生成表面显示方式显示方式透视选项透视选项结果数据绘图结果数据绘图流量报告和积分计算流量报告和积分计算后处理功能典型作用在表面上，这些后处理功能典型作用在表面上，这些表面能够由表面能够由FLUENT从存在的区域中自从存在的区域中自动创造出来或者由用户定义动创造出来或者由用户定义Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006创造表面创造表面允许你选择允许你

22、选择CFD领域的某些部分，叫做表面，用领域的某些部分，叫做表面，用来为流场观测和绘图来为流场观测和绘图有各种方式来创造表面有各种方式来创造表面区域表面（表面自动由求解器从域中生成）区域表面（表面自动由求解器从域中生成）平面（在区域中定义一个特定的面）平面（在区域中定义一个特定的面）等值面（有指定变量指定值的表面）等值面（有指定变量指定值的表面）剪辑表面（在指定的范围内剪辑的等值面）剪辑表面（在指定的范围内剪辑的等值面）点表面（指定流域内的一个特定位置）点表面（指定流域内的一个特定位置）流线和迹线表面（用来显示迹线）流线和迹线表面（用来显示迹线）表面能够重命名，删除，或者移动和用来写入轮表面能够

23、重命名，删除，或者移动和用来写入轮廓文件廓文件 能够在一个平面内创造网格坐标等值面用来观察这个面上的数据Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006后处理显示选项后处理显示选项在在FLUENT中的透视选项可中的透视选项可以控制并直观感受到后处理以控制并直观感受到后处理图形中的视场，包括：图形中的视场，包括：观察和显示选项观察和显示选项彩色云图彩色云图/矢量图矢量图表面投影图表面投影图图的注释图的注释表面处理表面处理利用不同颜色，阴影效果，利用不同颜色，阴影效果，透明等效果对图片重叠来合透明等效果对图片重叠来合成场景成场景活动场景（掠过）活

24、动场景（掠过）Rendering Tools场景合成示例：用场景合成示例：用透明壁面覆盖云图透明壁面覆盖云图和矢量图为了显示和矢量图为了显示内部细节内部细节Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006绘图绘图FLUENT 提供对求解获得的数据进行绘图的功能提供对求解获得的数据进行绘图的功能关于解的变量的二维关于解的变量的二维XY图图柱状图说明频数分布柱状图说明频数分布快速傅立叶变换快速傅立叶变换残差残差你能够更改颜色，标题，轴和曲线，随你定义你能够更改颜色，标题，轴和曲线，随你定义其它的数据文件（试验的，计算的）也能够读进来进行结果比较其

25、它的数据文件（试验的，计算的）也能够读进来进行结果比较PlotXY PlotIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006报告报告流量报告流量报告净通量是计算出来的净通量是计算出来的总的热传导率包括辐总的热传导率包括辐射射面积分面积分因为内插误差在用户因为内插误差在用户生成的面上有些许不生成的面上有些许不够精确够精确体积分体积分Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006Refine Threshold should be set to 10%of the value reported

26、 in the Max field.网格自适应网格自适应网格自适应涉及到在没有前处理帮助网格自适应涉及到在没有前处理帮助的情况下实现网格粗化和细化的情况下实现网格粗化和细化自适应分三步实现自适应分三步实现标记网格满足自适应标准和在寄存器标记网格满足自适应标准和在寄存器中存储中存储显示和修改寄存器显示和修改寄存器按下按下Adapt使得寄存器中所列的网格使得寄存器中所列的网格单元得到自适应单元得到自适应定义寄存器基于：定义寄存器基于：所有变量的梯度或者独立的值所有变量的梯度或者独立的值在边界上的所有单元在边界上的所有单元区域中已定义外形的所有单元区域中已定义外形的所有单元单元体积或者体积变化单元体

27、积或者体积变化y+方向上邻近壁面的单元方向上邻近壁面的单元要完善自适应程序，你得：要完善自适应程序，你得：联合自适应寄存器联合自适应寄存器选取自适应函数的轮廓选取自适应函数的轮廓显示标记为自适应的单元显示标记为自适应的单元限定自适应网格的尺寸和数量限定自适应网格的尺寸和数量在自适应网格在自适应网格之前经常保存之前经常保存case data文件文件Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006自适应举例二维平面炮弹自适应举例二维平面炮弹自适应网格在大的压力梯度区域能更好的求解自适应网格在大的压力梯度区域能更好的求解激波的压力突变激波的压力突变

28、Initial MeshPressure Contours on Initial MeshLarge pressure gradient indicating a shock(poor resolution on coarse mesh)Introductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006二维平面炮弹自适应后的网格和解二维平面炮弹自适应后的网格和解以解算为基础的网格自适应对工形激波和膨胀以解算为基础的网格自适应对工形激波和膨胀波有着更好的结果波有着更好的结果Adapted MeshPressure Contours on Adapted Mesh

29、Mesh adaption yields much-improved resolution of the bow shock.Adapted cells in locations of large pressure gradientsIntroductory FLUENT NotesFLUENT v6.3 December 2006并行计算并行计算在在FLUENT中运行并行计算能够用来减中运行并行计算能够用来减少回代时间和提高仿真效率少回代时间和提高仿真效率一般用于网格数量巨大和非常复杂的物一般用于网格数量巨大和非常复杂的物理模型的理模型的caseFLUENT完全能够在大多数硬件和软件完全能够在大多数硬件和软件外围上并行，比如计算机工作站或者多外围上并行，比如计算机工作站或者多处理器机器处理器机器并行并行FLUENT能够在文本命令下或者能够在文本命令下或者FLUENT GUI和批处理以及交互模式下和批处理以及交互模式下使用使用fluent 3d t2 能够启动双核并行计能够启动双核并行计算算对与并行计算的网格能够自动或者手动对与并行计算的网格能够自动或者手动分块分块滑动网格分界面和壳状传导区需要一系滑动网格分界面和壳状传导区需要一系列并行处理列并行处理网络教程，并行处理介绍，在网络教程，并行处理介绍，在FLUENT用户服务中心可以找到。用户服务中心可以找到。