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时间:2019-01-02
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1、第一章本章对FLUENT做了大致的介绍,其中包括:FLUENT的计算能力,解决问题时的指导,选择解的形式。为了便于理解,我们在本章演示了一个简单的例子,该例子的网格文件在安装光盘中已准备好。引言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)。对于大梯度区域,如自由剪
2、切层和边界层,为了非常准确的预测流动,自适应网格是非常有用的。与结构网格和块结构网格相比,这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要的时间。对于给定精度,解适应细化方法使网格细化方法变得很简单,并且减少了计算量。其原因在于:网格细化仅限于那些需要更多网格的解域。FLUENT是用C语言写的,因此具有很大的灵活性与能力。因此,动态内存分配,高效数据结构,灵活的解控制都是可能的。除此之外,为了高效的执行,交互的控制,以及灵活的适应各种机器与操作系统,FLUENT使用client/server结构,因此它
3、允许同时在用户桌面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。在FLUENT中,解的计算与显示可以通过交互界面,菜单界面来完成。用户界面是通过Scheme语言及LISPdialect写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。程序结构该FLUENT光盘包括:FLUENT解算器;prePDF,模拟PDF燃烧的程序;GAMBIT,几何图形模拟以及网格生成的预处理程序;TGrid,可以从已有边界网格中生成体网格的附加前处理程序;filters(translators)从CAD/CAE软件如:
4、ANSYS,I-DEAS,NASTRAN,PATRAN等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意:在Fluent使用手册中"grid"和"mesh"是具有相同所指的两个单词图一:基本程序结构我们可以用GAMBIT产生所需的几何结构以及网格(如想了解得更多可以参考GAMBIT的帮助文件,具体的帮助文件在本光盘中有,也可以在互联网上找到),也可以在已知边界网格(由GAMBIT或者第三方CAD/CAE软件产生的)中用Tgrid产生三角网格,四面体网格或者混合网格,详情请见Tgr
5、id用户手册。也可能用其他软件产生FLUENT所需要的网格,比如ANSYS(SwansonAnalysisSystems,Inc.)、I-DEAS(SDRC);或者MSC/ARIES,MSC/PATRAN以及MSC/NASTRAN(都是MacNeal-Schwendler公司的软件)。与其他CAD/CAE软件的界面可能根据用户的需要酌情发展,但是大多数CAD/CAE软件都可以产生上述格式的网格。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
6、,解的执行,网格的优化,结果的查看与后处理。PreBFC和GeoMesh是FLUENT前处理器的名字,在使用GAMBIT之前将会用到它们。对于那些还在使用这两个软件的人来说,在本手册中,你可以参考preBFC和GeoMesh的详细介绍。本程序的能力FLUENT解算器有如下模拟能力:l用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场,它所使用的非结构网格主要有三角形/五边形、四边形/五边形,或者混合网格,其中混合网格有棱柱形和金字塔形。(一致网格和悬挂节点网格都可以)l不可压或可压流动l定常状态或者过渡分析l
7、无粘,层流和湍流l牛顿流或者非牛顿流l对流热传导,包括自然对流和强迫对流l耦合热传导和对流l辐射热传导模型l惯性(静止)坐标系非惯性(旋转)坐标系模型l多重运动参考框架,包括滑动网格界面和rotor/statorinteractionmodeling的混合界面l化学组分混合和反应,包括燃烧子模型和表面沉积反应模型l热,质量,动量,湍流和化学组分的控制体源l粒子,液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算,包括了和连续相的耦合l多孔流动l一维风扇/热交换模型l两相流,包括气穴现象l复杂外形的自由表面流动
8、上述各功能使得FLUENT具有广泛的应用,主要有以下几个方面lProcessandprocessequipmentapplicationsl油/气能量的产生和环境应用l航天和涡轮机械的应用l汽车工业的应用l热交换应用l电子/HVAC/应用l材料处理应用l建筑设计和火灾研究总而言之,对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说,FLUENT是很理想的软件。对于不同的流动领域和模型,FLUENT公司还提供了其它几种解算器,其中包括NEKTON,FIDAP、POLYFLOW、IcePa
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