FLUENTHELP算例精选中文版(一)

FLUENTHELP算例精选中文版（一）（《数值计算与工程仿真》专刊）清洁能源论坛翻译整理（）2005年4月12日《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—2—─2─前言目前广大FLUENT初学者遇到的主要困难之一就是缺少中文学习资料，有很多网友在论坛上寻求中文算例，为了给学习FLUENT的朋友提供参考和帮助，迅速提高其应用FLUENT软件的水平，清洁能源技术论坛《数值计算与工程仿真分类区》组织一些会员翻译了FLUENT6.1TutorialGuide的部分算例，因为人力精力的限制，本次翻译仅选择了TutorialGuide中的7个经典算例。因为本文是会员利用业余时间翻译的，而且翻译者的水平有限，翻译中的错误在所难免，希望大家批评指正，以便我们进一步改进工作。在翻译期间，得到“清洁能源技术论坛”各位会员的大力支持，具体的翻译工作如下：算例1sgseal译caoqx校对算例4yangjch1023译yangs校对算例5caohuali译yangs校对算例13lhy译pkyforever校对算例15sgseal译caoqx校对算例18gongzeru译summered校对算例21gongzeru译summered校对本次工作由caoqx编辑整理完成，本次工作还得到了“清洁能源技术论坛”论坛的brightsun、jackywzq、caohuali、sfsm、mufei等几位版主的大力支持，在此对他们付出的心血和汗水表示衷心感谢。注意：未经FLUENT公司和本论坛的允许，任何人不得将本文用于商业目的。清洁能源技术论坛《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—3—─3─目录前言…………………………………………………………………….………...…...2目录………………………………………………………………………………...…3FLUENT经典算例翻译之一算例1介绍如何使用Fluent……………………….……………………...…..…..4算例4非定常可压缩流动模型………………………………….…………..…..52算例5辐射与自然对流模拟…………………………………………….…..…..99FLUENT经典算例翻译之二算例13使用非预混燃烧模型………………………………………..…………151算例15蒸发性液体喷雾建模………………………………………….….……214算例18使用混合物多相模型和欧拉多相模型……………………………..…252算例21使用欧拉多相粒子传热模型………………………………..…………278《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—4—─4─算例1介绍如何使用Fluent引言此向导通过图例说明了一个发生在混合弯管处的两维湍流流动和传热问题的求解方法和过程。这种混合弯管的结构常见于发电厂和化工厂的管道系统中。正确计算出弯管内流体交汇处附近的流场和温度场分布，对于设计合适的入口管道位置具有重要意义。通过此向导，用户可学会以下内容：在Fluent中输入网格文件使用混合单位制去定义几何体和流体的属性设置强制对流的湍流流动的流体物性和边界条件迭代计算并使用残差监视器监测计算过程及其收敛性使用隔离求解器进行求解使用等势图检察流场和温度场运用二阶离散化方法重新计算以获得更佳的温度分布对网格进行温度梯度自适应，进一步求解更佳的温度场分布前提条件在学习此向导之前，假设用户还没有使用Fluent的经验，不过，已经学习过用户指南第一章中的简单算例，并且熟悉Fluent的界面及其指南中的规约。问题描述问题如图1-1所示。一股温度为26℃的冷流体流入大管道，在弯管处与另一股温度为40℃热流体混合。管道的长度单位为英寸，而流体的属性和边界条件则使用国际单位。入口管道的雷诺数为2.03×105，因此，选择湍流流动模型。《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—5—─5─图1-1问题说明准备工作1.从Fluent的文件光盘中拷贝文件elbow/elbow.msh到电脑的Fluent工作目录中。对于Unix系统，当把文件光盘放入电脑光驱后，可以在以下目录找到这个文件：/cdrom/fluent6.1/help/tutfiles/上述cdrom为电脑的光驱目录对于windows系统，当把文件光盘放入电脑光驱后，可以在以下目录找到这个文件：cdrom:\fluent6.1\help\tutfiles\上述cdrom为电脑的光驱目录2.启动Fluent,选择2D求解器。《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—6—─6─第1步：与网格相关的操作1．读取网格文件elbow.msh。FileReadCase...a)在Files项中点击选中elbow.msh，然后点击OK完成操作。注意：当Fluent读取网格文件的同时，信息会不断显示在反馈窗口内，报告网格转化的过程。当读取网格文件完毕，Fluent的反馈窗口会显示一共读取了918个三角形的流体单元，以及许多带着不同分区标识符的边界面。2．网格检查。GridCheck《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—7—─7─Fluent的信息反馈窗口会显示如下信息：GridCheckDomainExtents:x-coordinate:min(m)=0.000000e+00,max(m)=6.400001e+01y-coordinate:min(m)=-4.538534e+00,max(m)=6.400000e+01Volumestatistics:minimumvolume(m3):2.782193e-01maximumvolume(m3):3.926232e+00totalvolume(m3):1.682930e+03Faceareastatistics:minimumfacearea(m2):8.015718e-01maximumfacearea(m2):4.118252e+00Checkingnumberofnodespercell.Checkingnumberoffacespercell.Checkingthreadpointers.Checkingnumberofcellsperface.Checkingfacecells.Checkingbridgefaces.Checkingright-handedcells.Checkingfacehandedness.Checkingelementtypeconsistency.Checkingboundarytypes:Checkingfacepairs.Checkingperiodicboundaries.Checkingnodecount.Checkingnosolvecellcount.Checkingnosolvefacecount.Checkingfacechildren.Checkingcellchildren.Checkingstorage.《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—8—─8─Done.注意：网格检查结束后，信息反馈窗口会以默认的SI单位制给出网格在X轴和Y轴上的最大和最小值，并将报告出网格的其它特性。网格检查还会报告出有关网格的任何错误。需要特别注意的是，确保最小体积不能是负值，否则Fluent无法进行计算。在SI单位制中，默认单位是m，若想改变单位制，使用inches，可以打开ScaleGrid对话框。3．平滑（或者交换）网格。GridSmooth/Swap...Fluent读取网格文件后，平滑三角形或四边形网格是一个良好的习惯，那样能确保使用质量较好的网格进行计算。a)点击按钮Smooth，再点击按钮Swap，重复上述操作，直到Fluent报告没有需要交换的面为止。若Fluent再无法通过交换改善网格质量，则没有平面可被交换了。b)点击Close关闭对话框。《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—9—─9─4．更改网格的长度单位GridScale...a)在UnitsConversion（单位转换）项的GridWasCreatedIn（网格长度单位）的右侧下拉列表中选择In（代表选择了英寸）。b)点击Scale按钮，更改长度单位。在DomainExtents栏中采用了默认的SI单位制，长度单位为m。c)点击按钮ChangeLengthUnits，设定inches(英寸)为此次计算采用的长度单位。确保Xmax(in)和Ymax(in)中数值为64英尺。（如图1.1）d)计算采用的长度单位已被更改为inches(英寸)，此时便能正确反映网格的几何尺寸。注意：此算例的求解过程中，除了长度外，其它单位均采用SI制。一般来说，没有必要对其它单位进行改动。按照上述的操作，长度单位已经被确定为inches。若用户想采用别的单位制作为长度单位，如mm，可以在Define的下拉菜单中打开SetUnits对话框，进行更改。《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—10—─10─5．显示网格。（图1.2）DisplayGrid...a)确保在surfaces项中的所有表面都被选中，然后点击Display。《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—11—─11─图1.2混合弯管出的三角形网格提示：可以使用鼠标右键检查区号和相应的边界的对应关系。如果在图形窗口中的某一边界上点击鼠标右键，对应的区号、名字和类型等信息都会在Fluent的信息反馈窗口中显示出来。当有几个相同类型的区，而想很快区分它们的时候，这一功能尤其有用。第2步：建立求解模型1.保持求解器的默认设置不变。DefineModelsSolver...《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—12—─12─2.设置标准-湍流模型。DefineModelsViscous...a)在Model的列表中选择k-epsilon。选择k-epsilon，则会自动打开ViscousModel对话框。b)保留默认的设置，点击OK。《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—13—─13─c)选择能量方程，激活传热机制。DefineModelsEnergy...《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—14—─14─第3步：设置流体的物理属性1．创建新流体，取名为water。DefineMaterials..a)在Name栏中输入water.b)在Properties下的各个输入栏中输入以下数值：Property（物理属性）Value（数值）Density（密度）1000kg/m3CP(等压比热)4216J/kg-K《数值计算与工程仿真》专刊—FLUENTHELP算例精选中文版（一）—15—─15─thermalconductivity（导热系数）0.677W/m-KViscosity（动力粘度）8×10-4kg/m-sc)点击按钮Change/Create。d)在弹出的对话框中，Fluent会询问是否覆盖air，点击按钮No。此项操作将使名为water流体添加到材料选择列表中，此列表在未创建water时只有air一个选项。可以点击FluidMaterials的下拉菜单，查看是否已存在两种流体。提示：可以从材料库选择和拷贝water的属性(点击按钮Database.