Fluent软件的简要概述

Fluent软件的简要概述摘要:Fluent软件是目前市场上最流行的CFD软件,也是得到最广泛使用的CFD软件,本篇简要概述了Fluent的解决问题的步骤,若需要更深入的研究需要对每个步骤进行细化,再次仅简要介绍一下Fluent的从启动到保存结果的过程,方便大家学习。关键词:FluentCFD网格1Fluent简述FLUENT是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完全的网格灵活性,你可以使用非结构网格,例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你根据解的具体情况对网格进行修改(细化/粗化),也可以根据计算结果调整网格,这种网格的自适应能力对于精确求解有较大梯度的流场有很实际的作用。由于网格自适应和调整只是在需要加密的流动区域里实施,而非整个流场,因此可以节约计算时间。我们可以用GAMBIT产生所需的几何结构以及网格,一旦网格被读入FLUENT,剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括,边界条件的设定,流体物性的设定,解的执行,网格的优化,结果的查看与后处理。FLUENT用于进行流动模拟计算的求解器。TGrid用于从现有的边界网格生成体网格。2解决问题的步骤:确定所解决问题的特征之后,你需要以下几个基本的步骤来解决问题:1)创建网格;2)运行合适的解算器:2D、3D、2DDP、3DDP;3)输入网格;4)检查网格;5)选择解的格式;6)选择需要解的基本方程:层流还是湍流(无粘)、化学组分还是化学反应、热传导模型等;7)确定所需要的附加模型:风扇,热交换,多孔介质等;8)指定材料物理性质;9)指定边界条件;10)调节解的控制参数;11)初始化流场;12)计算解;13)检查结果;14)保存结果。第一步需要几何结构的模型以及网格生成。可以使用GAMBIT或者一个分离的CAD系统产生几何结构模型及网格。也可以用Tgrid从已有的面网格中产生体网格。你也可以从相关的CAD软件包生成体网格,然后读入到Tgrid或者FLUENT。第二步,启动FLUENT解算器启动FLUENT在所有计算机操作系统上FLUENT都包含单精度和双精度解算器这两个解算器。大多数情况下,单精度解算器高效准确,但是对于某些问题使用双精度解算器更合适,如果几何体为细长形的,用双精度的;如果模型中存在通过小直径管道相连的多个封闭区域,不同区域之间存在很大的压差,用双精度。对于有较高的热传导率的问题和对于有较大的面比的网格,用双精度。其次就是选择2d、3d、2ddp或者3ddp启动相应版本。点击Run,读Case文件指定解算器版本,解算器中用户可以选择的输入。选择解的格式:FLUENT提供三种不同的解格式:分离解;隐式耦合解;显式耦合解。三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果,但是它们也各有优缺点。分离解和耦合解方法的区别在于,连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同,分离解是按顺序解,耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程。隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。FLUENT默认使用分离解算器。用户选择解的格式:点击菜单Define/Models/Solver..弹出相应选择图框,选择所需要的格式即可。网格检查是最容易出的问题是网格体积为负数。显示网格:菜单为Display/Grid...。负体积的存在说明存在连接不正确的地方,可以通过Iso-ValueAdaption在图形窗口中显示出错的区域。进行解算前必须将这些负体积区域去除。区域的每个面的右手方向性也会得到检查,出现负体积的网格会有一个左手方向的面。对于轴对称的case,x轴下方的节点数目被列出。因为x轴下方的节点被禁止了,因为轴对称单元体积是通过旋转2d的单元体积形成,因此x轴下方的体积都是负的。对于有旋转性、周期性边界的解答区域,最大、最下、平均和指定的周期角度都被计算,一个普通的错误是不正确地指定角度。对于有传输周期性边界的区域,边界条件被检查以确保边界是真的周期性的。最后单一计数器被检验,以确认解算器已经构造的节点、面和单元的数目和相应网格文件头部的说明一致。其次是选择物理模型,FLUENT中默认物理模型是层流流动;指定流体物理性质:选择菜单:Define/Materials...。对于所有的流动,FLUENT都是解质量和动量守恒方程。指定边界条件:设定边界条件的数值与类型,使用菜单Define/BoundaryConditions..设定边界条件,首先在区域列表中选择,然后在类型列表中修改该区域的类型,确定完类型之后就可以点击Set...按钮(双击区域名字和点击Set...按钮具有相同功能)。输入数值之后,点击OK保存设定,关闭面板。保存Case文件:选择File/Write/Case...菜单,弹出下面对话框,保存case文件,输入文件名,FLUENT会自动添加相应的扩展名,点击OK保存文件****.cas。流场初始化:迭代之前你需要初始化流场提供一个初始解。可以从一个或多个边界条件算出初始解,也可以分别输入流场的数值,相应菜单为Solve/Initialize/Initialize...,点击得到Figure1。计算:现在可以迭代了,选择Solve/Iterate...菜单,选择迭代次数就可以开始进行迭代了。迭代结果出来后就进行保存结果如前所述,case文件保存之后,问题的定义和fluent计算结果分别保存在case文件和data文件中。必须保存这两个文件以便以后重新启动分析。注意:FLUENT不会自动保存这些文件,虽然在开始计算之前你已经保存了case文件和data文件,但是最好再保存一下。保存case文件和data文件,选择File/Write/Case&Data...菜单,在Case/Data文件窗口输入文件名,FLUENT会自动添加相应的扩展名.cas和.dat;检查结果——画等值线;从FLUENT退出,检验结果并保存算例和数据文件之后就可以在文件菜单的Exit选项中退出FLUENT了。3结语本篇简要介绍了fluent的使用方法,概述了fluent最基本的功能和解决问题的过程,以方便fluent的学习爱好者进行简单的了解。参考文献:[1]韩占忠.流体工程仿真计算实例与应用.北京理工大学出版社,2010年.[2]于勇等.fluent入门与进阶教程.北京理工大学出版社,2008年.作者简介:陆向辉、女、硕士、计算机应用技术;