计算流体力学作业.docx

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1、要求：认识CFD软件：学习本课程拟学习和使用的CFD软件ANSYSFLUENT，撰写一份报告，介绍所选CFD软件的功能、可选择的离散格式、湍流模型、求解方法等内容（具体内容可选择1~2项介绍）学习CFD软件：选择一简单算例，完成建模计算，撰写报告，简述计算模型、计算方法和计算结果报告格式：正文五号字，行距1.25倍，图大小适中。一、FLUENT软件简介CFD商业软件FLUENT，是通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而F

2、LUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转换与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。目前与FLUENT配合最好的标准网格软件是ICEM。FLUENT系列软件包括通用的CFD软件FLUENT、POLYFLOW、FIDAP，工程设计软件FloWizard、FLUENTforCATIAV5，TGrid、G/Turbo，CFD教学软件FlowLab，面向特定专

3、业应用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM软件等。FLUENT软件包含基于压力的分离求解器、基于压力的耦合求解器、基于密度的隐式求解器、基于密度的显式求解器，多求解器技术使FLUENT软件可以用来模拟从不可压缩到高超音速范围内的各种复杂流场。FLUENT软件包含非常丰富、经过工程确认的物理模型，可以模拟高超音速流场、转捩、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题。1.1FLUENT软件优点1）、稳定性好，FLUENT经过大量算例考核，同实

4、验符合较好；2）、适用范围广，FLUENT含有多种传热燃烧模型及多相流模型，可应用于从可压到不可压、从低速到高超音速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混合等几乎所有与流体相关的领域；3）、精度提高，可达二阶精度。4)、适用面广，软件包括各种优化物理模型，如计算流体流动和热传导模型(包括自然对流、定常和非定常流动，层流，湍流，紊流，不可压缩和可压缩流动，周期流，旋转流及时间相关流等);辐射模型，相变模型，离散相变模型，多相流模型及化学组分输运和反应流模型等。对每一种物理问题的流动特点，有适合它

5、的数值解法，用户可对显式或隐式差分格式进行选择，以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。5)、高效省时。Fluent将不同领域的计算软件组合起来，成为CFD计算机软件群，软件之间可以方便地进行数值交换，并采用统一的前、后处理工具，这就省却了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动，而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。1.1FLUENT软件包组成部分（1）前处理器Gambit用于网格的生成，它是具有超强组合建构能力的专用CFD前置处理器。FLUENT系列产品皆

6、采用FLUENT公司自行研发的Gambit前处理软件来建立几何形状及生成网格。（2）求解器它是流体计算的核心，根据专业领域的不同，求解器主要分为以下几种类型：lFLUENT4.5：基于结构化网格的通用CFD求解器。lFLUENT6.2.16：基于非结构化网格的通用CFD求解器。lFidap：基于有限元方法，主要用于流固耦合的通用CFD求解器。lPolyflow：针对粘弹性流动的专用CFD求解器。lMixsim：针对搅拌混合问题的专用CFD软件。lIcepak：专用的热控分析软件。（3）后处理器Fl

7、uent求解器本身就附带有比较强大的后处理功能。另外，Tecplot也是一款比较专业的后处理器，可以把一些数据可视化，这对于数据处理要求比较高的用户来说是一个理想的选择。1.2用FLUENT求解问题的步骤(1)确定几何形状，生成计算网格。(2)输入并检查网格。(3)选择求解器(4)选择求解的方程：层流或湍流(5)确定流体的材料物性。(6)确定边界类型及其边界条件。(7)条件计算控制参数。(8)流场初始化。(9)求解计算。(10)保存结果，进行后处理等1.3FLUENT软件求解器的简介FLUENT提

8、供了分离式和耦合式两类求解器，而耦合式求解器又分为隐式和显示两种。在计算模型方面，FLUENT允许用户指定计算是稳态的还是非稳态的，计算模型在空间是普通的2D还是3D问题，还是轴对称问题等。在运行环境方面，FLUENT允许设置参考工作压力，还可以让用户决定是否考虑重力。（1）分离式求解器分离式求解器是顺序地、逐一地求解各方程。也就是先在全部网格上解出一个方程后，再解另一个方程。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过多轮迭代。（1）耦合式求解器耦合