流热仿真考试重点整理

1流热仿真考试重点整理一、填空、名词解释（2个）、简答（4个）重点：1、网格的类型有哪些？优缺点？适用场合？答：（1）网格类型有结构网格和非结构网格。（2）①结构网格的网格中带节点，排列有序，邻点的关系明确，对于复杂的几何区域结构网格是分块构造的；②非结构网格的网格中节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名，网格的生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对于具有复杂边界条件的流场计算问题特别有效。非结构网格一般通过专门的程序或软件来生成。（3）适用场合：①结构网格适用于对计算精度有较高要求；②非结构网格适用于复杂边界条件及动网格的情况下。2、常用的二维和三维单元有哪些？与网络类型对应的关系？答：①在结构网格中，常用的2D网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。②在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D网格单元还有四面体单元和五面体单元。3、CFD控制方程组有哪些？各用在什么地方？答：（1）控制方程组：质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程；（2）①质量守恒方程：任何流动问题都必须满足；②动量守恒方程：任何流动系统都必须满足；③能量守恒方程：包含有热交换的流动系统必须满足。4、什么是离散化？答：即对空间上连续的计算区域进行划分，把它划分许多个字区域，并确定每个区域中的节点，从而生成网格。5、湍流模型？边界条件？答：（1）FLUENT软件中提供的湍流模型有：S-A模型、K-ε模型、K-ω模型、雷2诺应力模型、大涡模拟模型；（2）边界条件：湍流强度、湍流粘度比、水力直径或湍流特征长在边界上的值来定义湍流的边界条件。6、离散化的方法？各自的特点？答：（1）常用的离散化方法：有限差分法、有限元法、有限元体积法；（2）特点：①有限差分法：发展较早，比较成熟，较多的用于求解双曲型和抛物型问题。用它求解边界条件复杂、尤其是椭圆型问题不如有限元法或有限体积法方便；②有限元法：具有广泛地适应性，特别适用于几何及物理条件比较复杂的问题，而且便于程序的标准化，对椭圆型方程问题有更好的适应性。求解速度较有限差分法和有限体积法慢；③有限体积法：计算效率高。7、湍流数值模拟方法分类？答：①直接数值模拟方法：指直接求解瞬时湍流控制方程；②非直接数值模拟方法：不直接计算湍流的脉动特性，而是设法对湍流作某种程度的近似和简化处理。8、什么是边界条件？常用的边界条件？有何物理意义？它与初始条件有什么关系？答：（1）边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随时间和地点的变化规律。（2）边界条件：①流动进口边界；②流动出口边界；③给定压力边界；④壁面边界；⑤对称边界；⑥周期性（循环）边界。（3）边界条件是使CFD问题有定解的必要条件，任何一个CFD问题都不可能没有边界条件。（4）初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况，对于瞬态问题，必须给定初始条件，稳态问题，则不用给定。对于边界条件与初始条件的处理，直接影响计算结果的精度。9、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？各用在什么条件下？3答：（1）因为CFD求解器定义了多种不同的边界，如壁面边界、进口边界、对称边界等，因此在GAMBIT中需要先指定所使用的求解器名称，然后指定网格模型中各边界的类型，如果模型中包含有多个区域，如同时有流体区域和固体区域，或者是动静联合计算中两个流体区域的运动不同，那么必须指定区域的类型和边界，将各区域区分开来。（2）①每一种求解器都提供了多种类型的边界，如FLUENT中提供了壁面、出口、对称面等10多种边界，一般情况下各边界的类型需要逐个指定，只有当多条边界的类型和边界值完全相同时才可以一起指定，否则在FLUENT中没法区分。②许多CFD求解器提供了流体、固体两种区域类型。若网格模型中包含有多个区域时，需要分别为每个区域指定类型，如果模型中只有一个面或者一个体，可以不指定区域。10、ICEM和FLUENT功能各包括什么？答：（1）ICEM功能：①直接几何接口；②忽略细节特征设置：自动跨越几何缺陷及多余的细小特征；③对CAD模型的完整性要求很低，方便处理“烂模型”；④对几何尺寸改变后的几何模型自动重划分网格；⑤方便的网格雕塑技术实现任意复杂的几何体纯六面体网格划分；⑥自动检查网格质量；（2）FLUENT功能：导入网格模型、提供计算的物理模型、施加边界条件和材料特性、求解和后处理。11、FLUENT求解步骤？答：（1）创建几何模型和网格模型；（2）启动FLUENT求解器；（3）导入网格模型；（4）检查网格模型是否存在问题；（5）选择求解器及运行环境；（6）决定计算模型，即是否考虑热交换，是否考虑粘性，是否存在多相等；（7）设置材料特性；（8）设置边界条件；（9）调整用于控制求解的有关参数；（10）初始化流场；（11）开4始求解；（12）显示求解结果；（13）保存求解结果；（14）如果必要，修改网格或计算模型，然后重复上述过程重新进行计算。12、CFD求解步骤？答：①建立控制方程；②确立初始条件及边界条件；③划分计算网格，生成计算节点；④建立离散方程；⑤离散初始条件和边界条件；⑥给定求解控制参数；⑦求解离散方程；⑧判断解的收敛性；⑨显示和输出计算结果。13、计算流体动力学的工作步骤？答：①建立反映工程问题或物理问题本质的数学模型；②寻求高效率、高精确度的计算方法；③编制程序和进行计算；④显示计算结果。14、ICEM能够做什么？答：ICEM作为专业的前处理软件，为世界流行的CAE软件提供高效可靠的分析模型。15、FLUENT是做什么的？答：FLUENT是一个用于模拟和分析在复杂几何区域内的流体流动与热交换问题的专用CFD软件。16、什么是湍流、层流？其划分标准是什么？答：（1）①层流：是指流体在流动过程中两层之间没有相互混掺；②湍流：是指流体不是处于分层流动状态。（2）标准：用雷诺数来区分。当雷诺数小于等于2300时，一定为层流；当雷诺数大于等于8000~12000时，一定为湍流。在2300~8000之间的是层流与湍流的过渡区。17、结构网格、非结构网格各在何时使用？为什么？答：①结构网格适用于形状简单、规则模型的流体和表面应力集中等方面的计算，它很容易实现区域的边界拟合，网格生成速度快、质量好、结构简单；②非结构5网格适用于任意形状和任意连通区域的计算，非结构网格有平面三角形和四边形网格，也有空间任意曲面的三角形和四边形网格，以及三维任意几何形状实体的四面体网格和六面体网格等，可以解决求解区域的复杂性问题计算。18、UDF功能？答：①定制边界条件、材料属性、表面和体积反应率；②调整每次迭代后的计算结果；③初始化流场的解；④在需要时，UDF的异步执行；⑤强化后处理功能；⑥强化现有FLUENT模型；⑦向FLUENT传送返回值、修改FLUENT变量、操作外部案例文件和data文件。19、UDF编程是先使用C语言编好程序，然后在导入进去的。20、用户可在任何C语言编辑器中编写UDF程序，注意将其保存为扩展名是“.c”的文件。21、ICEM和CFD主要用于前处理。22、自然对流换热过程的模拟步骤？答：换热过程模拟在FLUENT中进行，步骤依次是：①准备计算网格；②设置模型；③给定边界条件；④设置求解控制参数；⑤迭代计算。23、如何评价网格模型的质量？答：尺寸扭曲率和角度扭曲率是评判网格质量最主要标准，其值越小，网格质量越高。一般来说，Fluent要求扭曲率3D小于0.85，2D小于0.75。24、何为流体区域和固体区域？为何要使用区域的概念？答：（1）①流体区域时一个单元组，即一个区域，在设置流体区域时，允许设置热、质量、动量、湍动能、组分以及其他标量型变量的源项，有关数据通过Fluid对话框输入；②固体区域也是一个单元组，用来进行传热求解计算，不进行任何流动计算。固体区域仅需要输入Solid类型的材料名称，允许设定热的体积源项6或指定温度为定值，同时还可指定区域的运动方式。（2）Fluent中使用区域的概念，主要是为了区分分块网格生成，边界条件的定义等等；25、如果监视FLUENT的计算结果？如果判断计算是否发散？答：（1）可以采用残差控制面板来显示；或者采用通过某面的流量控制；如监控出口上流量的变化；采用某点或者面上受力的监视；涡街中计算达到收敛时，绕流体的面上受的升力为周期交变，而阻力为平缓的直线。（2）观察点处的值不再随计算步骤的增加而变化；各个参数的残差随计算步数的增加而降低，最后趋于平缓；要满足质量守恒（计算中不牵涉到能量）或者是质量与能量守恒（计算中牵涉到能量）。26、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？答：（1）将Fluent计算的date和case文件导入tecplot中，断面做切片图显示（2）选择Display/VelocityVectors命令，弹出Vectors对话框，用户通过Surfaces列表指定要显示哪个表面的速度矢量，通过VectorsOf决定显示哪种速度（绝对速度或相对速度）及根据什么变量（温度值、湍动能等）的值来决定颜色，通过Options设置类似Contours对话框中的选项。（3）通过Displays/PathLines命令，弹出PathLines对话框，用户可指定粒子从哪个表面上释放出来，然后说明相关选项，如StepSize和Steps，便可显示流线。二、思考设计题（1个）：1、设计一个问题，将边界条件都用上？答：温室自然通风模拟：温室檐高4.5m，坡面与水平面成220，温室开间长度为5.0m，跨度为10.0m，温室采用屋顶天窗通风。涉及到的边界条件：速度进口边界条件、压力出口边界条件、壁面边界条件、周期性边界条件、内部界面边界条件。7三、看图填空题（2个）：1、ICEM的看图填空：891011122、有一个图片是直方图的形式，则就是网格划分质量直方图。