数值模拟在fluent软件上的应用

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1、数值模拟在Fluent软件上的应用范永林实验研究理论分析数值模拟研究流体运动规律的三种基本方法连续性方程为：三种基本方法的比较方法优点缺点实验研究1.结果真实可信2.理论研究和数值方法的基础1.受模型尺寸、人身安全、测量精度等限制2.耗费人力、物力、财力3.周期长理论分析1.结果具有普遍性2.指导实验、验证数值计算1.抽象和简化计算对象2.非线性方程，很难给出解析结果数值模拟1.克服了实验研究和理论分析的缺点2.形象地再现流动情景程序的编制及资料的收集、整理，很大程度上依赖于经验与技巧数值模拟连续性方程为：连续性方程：任何流体运

2、动规律的基础：动量方程：能量方程：一组非线性偏微分方程获得这些偏微分方程的精确解析解：很难计算流体力学（CFD）看作是流动基本方程控制下对流动的数值模拟。通过计算机数值计算和图形显示，对包含有流体运动和热传导等相关物理现象的系统所作的分析。CFD的基本思想：把原来在时间、空间坐标中连续的物理量的场（如速度场、温度场、浓度场等），用有限个离散点上的值的集合来代替，按一定方式建立起关于这些值的代数方程（称为离散方程）并求解之，以获得物理量场的近似值。数值解法很好地利用了离散的概念。常用的离散化方法：有限差分法、有限元法和有限体积法。

3、Fluent是基于有限体积法的，是目前CFD应用最广的一种方法，将计算区域划分为网格，并使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积，将待解的微分方程对每个控制体积积分，从而得到一组离散方程。离散化方法数值解法的基本思路与步骤数值解法的思路与步骤通俗理解1.建立反映工程问题或物理问题本质的数学模型，建立针对控制方程的数值离散化方法。2.前处理，建立坐标，构建几何体，网格划分，确定边界条件的类型。构体和网格划分技巧3.程序计算，选取模型，输入初始条件，确定边界条件、设定控制参数。经验取值；与2有反复修正的过程4.后处理，显示计算结果，

4、以图表展示，判断分析结果的准确性和质量。PHOENICS：世界上第一套计算流体动力学与传热学的商用软件。CFX：第一个通过ISO9001质量认证的商业CFD软件，英国AEATechnology公司开发，2003年被ANSYS收购。Fluent：继PHOENICS之后的第二个投放市场的基于有限体积法的软件，美国Fluent公司于1983年推出，2006年被ANSYS收购。目前功能最全面、适用性最广、国内使用最广泛的CFD软件之一，用C语言编写。STAR-CD，FIDAP等软件。常用的CFD软件前处理器：主要负责网格的生成。FLUE

5、NT划分网格的途径有两种：用FLUENT提供的专用网格软件GAMBIT进行网格划分由其他的CAD软件完成造型工作，再导入GAMBIT中生成网格，如Pro/E、SolidWorks、Solidedge等。求解器：流体计算的核心，所有计算在此完成。后处理器：Fluent求解器本身就附带有比较强大的后处理功能。Origin、Tecplot等也是比较专业的后处理器，可以把一些数据可视化。Fluent软件包安装Exceed：Exceed是在Windows环境下模拟的UNIX软件，因为Gambit必须在UNIX环境下才可以运行。安装Gamb

6、it，拷贝Licence到Gambit.Inc/license目录下。安装Fluent，拷贝Licence到Fluent.Inc/license目录下。如需要卸载，以相反的顺序卸载即可。Fluent软件包的安装.dbs文件：Gambit工作文件，若想修改网格，可以打开这个文件进行再编辑。.msh文件：Gambit输出的网格文件。.cas文件：.msh文件经过Fluent处理以后得到的文件。.dat文件：Fluent计算数据结果的数据文件。.jou文件：日志文档，可以编辑运行。Fluent软件包的文件形式利用Fluent软件进行求

7、解的步骤：（1）运行Gambit，确定几何形状，构造几何体，输出.dbs文件（2）生成计算网格，输出.msh文件（3）运行Fluent软件，选择合适的解算器：2D（二维单精度）、3D（三维单精度）、2DDP（二维双精度）、3DDP（三维双精度）。（4）输入网格，即读入.msh文件（5）检查网格网格检查是最容易出的问题是网格体积为负数。如果出现负体积，计算就不可以进行。利用Fluent软件进行求解的步骤：（6）选择解算器的格式Fluent提供3种不同的解格式：分离解、隐式耦合解、显式耦合解。分离解是按顺序解连续性方程、动量方程、能

8、量方程以及组分方程，耦合解是同时解。隐式和显式解法的区别在于线性耦合方程的方式不同。（7）选择需要解的基本方程层流还是湍流（或者无粘流）、化学组分还是化学反应、热传导模型等。（8）指定材料物理性质（9）指定边界条件利用Fluent软件进行求解的步骤：（10）调节