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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：前处理gambit软件Fluent6.0Fluent5.5&4.5FidapPolyflowMixsimIcepack通用软件专用软件step1: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。step2:点击gambit文件夹的setup.exe，按步骤安装；step3:FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下；step4：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）；step5:点击fluent源文件夹的setup.exe，按步骤安装；step6: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“unablefind/openlicense.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。几种主要文件形式：jou文件-日志文档，可以编辑运行；dbs文件-gambit工作文件；msh文件-从gambit输出得网格文件；cas文件-经fluent定义后的文件；dat文件-经fluent计算数据结果文件。第二章专用的CFD前置处理器——GambitGAMBIT软件是面向CFD的前处理器软件，它包含全面的几何建模能力和功能强大的网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量的网格。GAMBIT可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的网格。Gambit软件将功能强大的几何建模能力和灵活易用的网格生成技术集成在一起。使用Gambit软件，将大大减小CFD应用过程中，建立几何模型和流场和划分网格所需要的时间。用户可以直接使用Gambit软件建立复杂的实体模型，也可以从主流的CAD/CAE系统中直接读入数据。Gambit软件高度自动化，所生成的网格可以是非结构化的，也可以是多种类型组成的混合网格。一.Gambit图形用户界面：GUI用户界面Gambit的命令面板几何造型网格划分定义边界条件及属性工具栏二.GAMBIT的几何造型:Gambit软件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立几何模型。另外，Gambit软件在读入其它CAD/CAE网格数据时，可以自动完成几何清理(即清除重合的点、线、面)和进行几何修正。1生成点通过直接输入坐标值来建立几何点，输入坐标时即可以使用笛卡尔坐标系，也可以使用柱坐标系。或者在一条曲线上生成点，将来可以用这点断开曲线。2面的生成通过三点一张平行四边形的平面。通过空间的点生成一张曲面。通过空间的一组曲线生成一张放样曲面。通过两组曲线生成一张曲面通过构成封闭回路的曲线生成一张曲面。通过绕以选定轴旋转一条曲线生成一张回转曲面。根据给定的路径何轮廓曲线生成扫掠曲面。3面的生成通过三点一张平行四边形的平面。通过空间的点生成一张曲面。通过空间的一组曲线生成一张放样曲面。通过两组曲线生成一张曲面通过构成封闭回路的曲线生成一张曲面。通过绕以选定轴旋转一条曲线生成一张回转曲面。根据给定的路径何轮廓曲线生成扫掠曲面。3生成几何实体Gambit软件中，可以直接生成块体柱体、锥体、圆环体、金字塔体等。然后再通过实体间的布尔运算得到较为复杂的实体。把现有曲面缝合为一个实体。把一个断面图绕一个轴旋转生成回转体。沿给定的路径扫掠一个断面，得到一个扫掠体。三.GAMBIT的通用功能1布尔运算Unite取两个面或两个的体的并集作为一个新的面和实体Subtract从一个面或体上减去一个面或体得到一个新的面或体。Intersect取两个面或体的交集为新的面或实体。2移动和拷贝move/copy将所选择的几何移动或拷贝到新位置。共有四种方式：Translate(平移)、Scale(比例)、Reflect(镜像)、Rotate(旋转)3分裂与合并split可以用一个面把另一个面分裂为两个面。也可以用一个体把另一个体分裂为两个体。Merge把两个面合并为一个面，或把两个体合并为一个体。4连接与解除连接Connect把完全重合的点、线、面合并。当处于Connect状态时，相邻几何网格连续；Disconnrct解除这种连接。当处于Disconnrct状态时，允许相邻几何划分出不连续的网格。FLUENT5允许使用不连续的网格。5Undo和删除撤销上一条命令，在GAMBIT中UNDO没有级数限制。删除相应的对象，如点、线、面、体、网格。四.网格生成Gambit软件提供了功能强大、灵活易用的网格划分工具，可以划分出满足CFD特殊需要的网格。1生成线网格在线上生成网格，作为将在面上划分网格的网格种子，允许用户详细的控制在线上节点的分布规律，Gambit提供了满足CFD计算特殊需要的五种预定义的节点分布规律。2生成面网格对于平面及轴对称流动问题，只需要生成面网格。对于三维问题，也可以先划分面网格，作为进一步划分体网格的网格的网格种子。Gambit根据几何形状及CFD计算的需要提供了三种不同的网格划分方法:①映射方法映射网格划分技术是一种传统的网格划分技术，它仅适合于逻辑形状为四边形或三角形的面，它允许用户详细控制网格的生成。在几何形状不太复杂的情况下，可以生成高质量的结构化网格。②子映射方法为了提高结构化网格生成效率，Gambit软件使用子映射网格划分技术。也就是说，当用户提供的几何外形过于复杂，子影射网格划分方法可以自动对几何对象进行再分割，使在原本不能生成结构化网格的几何实体上划分出结构化网格。子映射网格技术是FLUENT公司独创的一种新方法，它对几何体的分割只是在网格划分算法里进行，并不真正对用户提供的几何外形做实际操作。③自由网格对于拓扑形状较为复杂的面，可以生成自由网格，用户可以选择合适的网格类型(三角形或四边)。3边界层网格CFD计算对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格，二是网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。对于面网格，可以设置平行于给定边的边界层网格，可以指定第二层与第一层的间距比，及总的层数。对于体网格，也可以设置垂直于壁面方向的边界层，从而可以划分出高质量的贴体网格。而其它通用的CAE前处理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分析中不存在边界层问题，因而采用这种工具生成的网格难以满足CFD计算要求，而Gambit软件解决了这个特殊要求。五.Gambit的可视化网格检查技术和网格输出功能可以直观的显示网格质量，用户可以浏览单元畸变、扭曲、网格过度、光滑性等质量参数，可以根据需要细化和优化网格，从而保证CFD的计算网格。用颜色代表网格的质量。Gambit支持所有的FLUENT求解器，如FLUENT4.5，FLUENT5，NEKTON，POLYFLOW，FIDAP等求解器。Gambit支持面向图形的边界条件，也就是说，用户可以直接在几何图形上施加流动的边界条件。不需要在网格上进行操作。六.CAD/CAE接口Gambit软件可以直接存取主流的CAD/CAE系统的网格数据并支持标准的数据交换格式。1.Gambit软件支持以下CAD软件几何接口：ACIS：Gambit软件的图形就是基于ACES核心，因而可以支持ACIS各种版本的几何数据；Pro/engineerVRML:Gambit可以直接输入PTC公司Pro/engineer软件输出的VRML格式的数据。OptegraVisulizer:Gambit可以直接输入PTC公司OptegraVisulizer数据格式；IDEASFTL:Gambit可以直接输入SDRC公司IDEASFTL格式的数据；IGES：Gambit软件可以读取IGES几何数据，并在读入时自动清理重复的几何元素；STL：Gambit软件支持STL格式的数据；Gambit软件也支持STEP、SET、VDAFS、VDAFS、PARASOLID、CATIA格式的几何数据。2CAE接口Gambit可以直接输入主流CAE软件的网格，而且在输入网格后可以自动反拓出相应的曲面或几何实体。Gambit可以输入以下软件的网格数据：ANSYSNASTRANPATRANFIDAPGAMBIT第三章专用的CFD求解器——fluentFLUENT6是Fluent公司的旗舰产品，其解算器采用完全的非结构化网格和控制体积法。作为一个通用求解器，适用于低速不可压流动、跨音速流动乃至可压缩性强的超音速和高超声速流动等各种复杂的流场。FLUENT丰富的物理模型使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流、化学反应、多相流等其它复杂的流动现象。Fluent6软件是由Uns和Rampant软件升级而来，Fluent6包含了二者的全部功能，并且增加了耦合隐式算法。Rampant是Fluent公司和NASA合作开发的专用于高可压缩流动问题的CFD软件。FLUENT6.0是专用的CFD软件，用来模拟从不可压流到中等程度可压流乃至高度可压流范围内的复杂流场。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而Fluent6.0能达到最佳的收敛精度。灵活的非结构化网格和基于求解精度的自适应网格及成熟的物理模型，使FLUENT6.0在层流、转捩和湍流、传热、化学反应、多相流等领域取得了显著成效。1基本功能二维平面流动，二维轴对称流动，和三维流动定常或非定常流动分析亚声速、跨声速、超声速和高超声速流动层流、转捩和湍流牛顿流或非牛顿流传热，包括自然对流、强迫对流和混合对流，固体/流体耦合传热，辐射和运动固体的热传导化学组分的混合和化学反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型自由表面和多相流（包括气-液、气-固和液-固）离散相（粒子/液滴/气泡）的拉格朗日轨迹计算，包括与连续相的耦合融熔/凝固的相变模型多孔介质模型，具有各向异性的渗透性、惯性阻尼、固体热传导和多孔表面的压力跳跃条件风扇、泵、辐射器和热交换器等的集总参数模型惯性或非惯性坐标系多种参考系和滑动网格应用于转子静子干扰、扭矩变换器及透平机的混合面模型热量、质量、动量和化学组分的体积源项介质特性数据库2网格性能四边形、三角形、六面体、四面体、棱形、金字塔形网格允许非保形（不连续）的网格界面重叠接受以下软件产生的网格GAMBIT、GeoMesh、TGrid、preBFC、ICEM/CFD、I-DEAS、PATRAN、NASTRAN、ANSYS、Pro/ENGINEER、STL、PLOT3D和其它软件动态、自适应网格技术有：三角形和四面体网格保形适应悬挂节点适应和所有类型网格的嵌套用户指定区域的网格细化和采用求解变量、导出变量（例如Y+，离壁距离）和用户自定义物理量的自适应网格细化细化网格后流场变量自动插值网格粗化网格光顺及改进工具网格处理功能（比例缩放、平移、合并、分裂）混合网格生成3数值方法FLUENT6.0