FLUENT中文手冊(簡化版)

本手冊簡介FLUENT日勺使用措施，并附帶了有關(guān)的算例。下面是本教程各部分各章節(jié)日勺簡略概括。

第一部分：

□開始使用：描述了FLUENT的計(jì)算能力以及它與其他程序內(nèi)接II。簡介了怎樣對詳細(xì)H勺應(yīng)用選擇合適

的解形式，并且概述了問題處理的大體環(huán)節(jié)。在本章中給出了一種簡樸的算例。

□使用界面：描述顧客界面、文本界面以及在線協(xié)助II勺使用措施，尚有遠(yuǎn)程處理與批處理的某些措施。

□讀寫文獻(xiàn)：描述了FLUENT可以讀寫的文獻(xiàn)以及硬拷貝文獻(xiàn)。

□單位系統(tǒng)：描述了怎樣使用FLUENT所提供的原則與自定義單位系統(tǒng)。

□使用網(wǎng)格：描述了多種計(jì)算網(wǎng)格來源，并解釋了怎樣獲取有關(guān)網(wǎng)格的診斷信息，以及通過尺度化

(scale)＞分區(qū)(partilion)等措施對網(wǎng)格歐J修改。還描述了非一致(nonconformal)網(wǎng)格為使用.

□邊界條件：描述了FLUENT所提供的多種類型邊界條件和源項(xiàng)，怎樣使用它們，怎樣定義它們等

□物理特性：描述了怎樣定義流體口勺物理特性與方程。FLUENT采用這些信息來處理你日勺輸入信息。

第二部分：

□基本物理模型：描述了計(jì)算流動和傳熱所用的物理模型(包括自然對流、周期流、熱傳導(dǎo)、swirling.

旋轉(zhuǎn)流、可壓流、無粘流以及時間有關(guān)流)及其使用措施，尚有自定義標(biāo)量H勺信息。

□湍流模型：描述了FLUENT的湍流模型以及使用條件。

□輻射模型：描述了FLUENT日勺熱輻射模型以及使用條件。

□化學(xué)組分輸運(yùn)和反應(yīng)流：描述了化學(xué)組分輸運(yùn)和反應(yīng)流的模型及其使用措施，并詳細(xì)論述了prePDF

的使用措施。

u污染形成模型：描述了NOx和煙塵的形成的模型，以及這些模型口勺使用措施。

第三部分：

□相變模擬：描述了FLUENTS相變模型及其使用措施。

□離散相變模型：描述了FLUENT的離散相變模型及其使用措施。

□多相流模型：描述了FLUENT的多相流模型及其使用措施。

□移動坐標(biāo)系下H勺流動：描述單一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系、多重移動坐標(biāo)系、以及滑動網(wǎng)格的使用措施。

□解法器(solver)的使用：描述了怎樣使用FLUENT的解法器。

□網(wǎng)格適應(yīng)：描述了怎樣優(yōu)化網(wǎng)格以適應(yīng)計(jì)算需求。

第四部分：

□顯示和匯報數(shù)據(jù)界面I向創(chuàng)立：本章描述了explainshowtocreatesurfacesinthedomainonwhichyoucan

examineFLUENTsolutiondata

□圖形和可視化：本章描述了檢兗FLUENT解H勺圖形工具

□AlphanumericReporting：本章描述了怎樣獲取流動、力、表面積分以及其他解的數(shù)據(jù)。

□流場函數(shù)的定義：本章描述了怎樣定義FLUENT面板內(nèi)出現(xiàn)日勺變量選擇下拉菜單中的流動變量，并且

告訴我們怎樣創(chuàng)立自己的自定義流場函數(shù)。

□并行處理：本章描述了FLUENT的并行處理特點(diǎn)以及使用措施

□自定義函數(shù)：本章描述了怎樣通過顧客定義邊界條件，物理性質(zhì)函數(shù)來形成自己的FLUENT軟件。

怎樣使用該手冊

對于初學(xué)者，提議從閱讀“開始”這一章起步。

對?于有經(jīng)驗(yàn)的使用者，有三種不一樣的措施供你使用該手冊：按照特定程序的環(huán)節(jié)從按程序次序排列

H勺目錄列表和主題列表中杳找有關(guān)資料；從命令索引查找特定的面板和文本命令H勺使用措施；從分類索引

查找特定類別信息(在線協(xié)助中沒有此類索引，只能在印刷手冊中找到它)。

什么時候使用SupportEngineer：SupportEngineer能用你計(jì)戈UCFD模擬工程并處理在使用FLUENT

中圻碰到的J困難。在碰到困難時我們提議你使用SupportEngineer.,不過在使用之前有如下幾種注意事項(xiàng)：

?仔細(xì)閱讀手冊中有關(guān)你使用并產(chǎn)生問題的命令的信息

,回憶導(dǎo)致你產(chǎn)生問題的每一步

?假如也許的話，請記下所出現(xiàn)的錯誤信息

?對于尤其困難的問題，保留FLUENT出現(xiàn)問題時的日志以及手稿。在處理問題時，它是最佳的資源。

目錄

第一章開始錯誤!未定義書簽。

引言錯誤!未定義書簽。

程序構(gòu)造錯誤!未定義書簽。

本程序的能力錯誤!未定義書簽。

FLUENT使用概述錯誤!未定義書簽。

第二章Fluent顧客界面錯誤!未定義書簽。

第三章讀寫文獻(xiàn)錯誤!未定義書簽。

第四章單位系統(tǒng)錯誤!未定義書簽。

第五章網(wǎng)格的讀入和使用錯誤!未定義書簽。

網(wǎng)格拓?fù)錁?gòu)造錯誤!未定義書簽。

選擇合適的網(wǎng)格類型錯誤!未定義書簽。

網(wǎng)格所需條件和所要考慮的問題錯誤!未定義書簽。

網(wǎng)格的讀入錯誤!未定義書簽。

非一致網(wǎng)格錯誤!未定義書簽。

檢查網(wǎng)格錯誤!未定義書簽。

修改網(wǎng)格錯誤!未定義書簽.

第六章、邊界條件

第七章、物理特性

第八章、基本物理模型

第九章、湍流模型

第十章、輻射模型

第十一章、化學(xué)輸運(yùn)與反應(yīng)流

第十二章、污染形成模型

第十三章、相變模擬

第十四章、多相流模型

第十五章、動坐標(biāo)系下日勺流動

第十六章、解算器的使用

第十七章、網(wǎng)格適應(yīng)

第卜八章、數(shù)據(jù)顯示與匯報界面的產(chǎn)生

第十九章、圖形與可視化

第二十章、AlphanumericReporting

第二十一章、流場函數(shù)定義

第二十二章、并行處理

第二十三章、自定義函數(shù)

第二十四章、參照向?qū)?/p>

第二十五章、索引(Bibliography)

第二十六章、命令索引

第一章開始

本章對FLUENT做了大體的簡介，其中包括：FLUENT的計(jì)算能力，處理問題時的指導(dǎo)，選擇解的

形式.為了便于理解，我們在本章演示了一種簡樸的例子，該例子的網(wǎng)格文獻(xiàn)在安裝光盤中已準(zhǔn)備好。

引言

FLUENT是用于模擬具有復(fù)雜外形的流體流動以及熱傳導(dǎo)H勺計(jì)算機(jī)程序。它提供了完全的網(wǎng)格靈活

性，你可以使用非構(gòu)造網(wǎng)格，例如二維三角形或四邊形網(wǎng)格、三維四面體/六面體/金字塔形網(wǎng)格來處理具

有更雜外形的流動，甚至可以用混合型非構(gòu)造網(wǎng)格。還可以根據(jù)解矽J詳細(xì)狀況對網(wǎng)格進(jìn)行修改（細(xì)化/粗化）。

對于大梯度區(qū)域，如自由剪切層和邊界層，為了非常精確H勺預(yù)測流動，自適應(yīng)網(wǎng)格是非常有用的。與

構(gòu)造網(wǎng)格和塊構(gòu)造網(wǎng)格相比，它明顯地減少了產(chǎn)生“好”網(wǎng)格所需要的時間。對于給定精度，解適應(yīng)細(xì)化

措施使網(wǎng)格細(xì)化措施變得很簡樸，并減少了計(jì)算量。其原因在于其僅對需要更多網(wǎng)格口勺解域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。

FLUENT是用C語言寫的，因此具有很大的靈活性與能力。因此，動態(tài)內(nèi)存分派，高效數(shù)據(jù)構(gòu)造，靈

活H勺解控制都是也許日勺。除此之外，為了高效的執(zhí)行，交互的控制，以及靈活的適應(yīng)多種機(jī)器與操作系統(tǒng),

FLUENT使用client/server構(gòu)造，因此它容許同步在顧客桌面工作站和強(qiáng)有力的服務(wù)器上分離池運(yùn)行程序。

在FLUENT中，解的計(jì)算與顯示可以通過交互界面，菜單界面來完畢。顧客界面是通過Scheme語言

及LISPdialect寫就的。高級顧客可以通過寫菜單宏及菜單函數(shù)自定義及優(yōu)化界面。

程序構(gòu)造

FLUENT光盤包括：FLUENT解算器；prePDF-模擬PDF燃燒的程序：GAMBIT-幾何圖形模擬以及網(wǎng)

格生成日勺預(yù)處理程序；Tgrid-可以從已經(jīng)有邊界網(wǎng)格中生成體網(wǎng)格W、J附加前處理程序；fillers（translators）-

從CAD/CAE軟件（如ANSYS、I-DEAS、NASTRAN.PATRAN等）的文獻(xiàn)中輸入面網(wǎng)格或者體網(wǎng)格。

圖一所示為以上各部分口勺組織構(gòu)造。

注意：在Fluenl使用手冊中"grid"和"mesh”是具有相似所指H勺兩個單詞。

圖一：基本程序構(gòu)造

可以用GAMBIT產(chǎn)生所需的幾何構(gòu)造以及網(wǎng)格（可以參照木光盤中R勺GAMBIT協(xié)助文獻(xiàn)，或從互聯(lián)

網(wǎng)上找到），也可以在已知邊界網(wǎng)格（由GAMBIT或者第三方CAD/CAE軟件產(chǎn)生的）中用Tgrid產(chǎn)生三

角網(wǎng)格，四面體網(wǎng)格或者混合網(wǎng)格（詳見Tgrid顧客手冊），還可用其他軟件產(chǎn)生FLUENT所需要的網(wǎng)格,

例如ANSYS（SwansonAnalysisSystems,Inc.）、I-DEAS（SDRC）、或者M(jìn)SC/ARIES,MSC/PATRAN以及

MSC/NASTRAN（MacNeal-Schwendler企業(yè)）。大多數(shù)CAD/CAE軟件都可以產(chǎn)生上述格式W、J網(wǎng)格。

一旦網(wǎng)格被讀入FLUENT,剩余的任務(wù)就是使用解算器進(jìn)行計(jì)算了。其中包括，邊界條件口勺設(shè)定，流

體物性的設(shè)定，解日勺執(zhí)行，網(wǎng)格的優(yōu)化，成果的查看與后處理。

PreBFC和GeoMesh是FLUENT前處理器的名字，在使用GAMBIT之前將會用到它們。對于那些還

在使用這兩個軟件的人來說，在本手冊中，你可以參照preBFC和GeoMesh的詳細(xì)簡介。

本程序的能力

?用非構(gòu)造自適應(yīng)網(wǎng)格模擬2D或者3D流場，它所使用的非構(gòu)造網(wǎng)格重要有三角形/五邊形、四邊形/五

邊形，或者混合網(wǎng)格，其中混合網(wǎng)格有棱柱形和金字塔形。（一致網(wǎng)格和懸掛節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格都可以）

?不可壓或可壓流動

?定常狀態(tài)或者過渡分析

?無粘，層流和湍流

?牛頓流或者非牛頓流

?對流熱傳導(dǎo)，包括自然對流卻強(qiáng)迫對流

?耦合熱傳導(dǎo)和對流

?輻射熱傳導(dǎo)模型

?慣性（靜止）坐標(biāo)系非慣性（旋轉(zhuǎn)）坐標(biāo)系模型

?多重運(yùn)動參照框架，包括滑動網(wǎng)格界面和rotor/statorinteractionmodeling的混合界面

?化學(xué)組分混合和反應(yīng)，包括燃燒子模型和表面沉積反應(yīng)模型

?熱，質(zhì)量，動量，湍流和化學(xué)組分H勺控制體源

?粒子，液滴和氣泡的離散相的拉格朗日軌跡的計(jì)算，包括了和持續(xù)相的耦合

?多孔流動

?一維風(fēng)扇/熱互換模型

?兩相流，包括氣穴現(xiàn)象

?復(fù)雜外形的自由表面流動

上述各功能使得FLUENT具有廣泛的應(yīng)用，重要有如下幾種方面

?Processandprocessequipmen:applications

?油/氣能量的產(chǎn)生和環(huán)境應(yīng)用

?航天和渦輪機(jī)械H勺應(yīng)用

?汽車工業(yè)的應(yīng)用

?熱互換應(yīng)用

?電子/HVAC/應(yīng)用

?材料處理應(yīng)用

?建筑設(shè)計(jì)和火災(zāi)研究

對于模擬復(fù)雜流場構(gòu)造的流動來說，F(xiàn)LUENT是很理想口勺軟件。FLUENT企業(yè)還提供了其他兒種合用

于不一樣流動領(lǐng)域和模型的解算器，如NEKTON,FIDAP、POLYFLOW、IcePak以及MixSim.

FLUENT使用概述

FLUENT采用非構(gòu)造網(wǎng)格以縮短產(chǎn)生網(wǎng)格所需要日勺時間，簡化了幾何外形的模擬以及網(wǎng)格產(chǎn)生過程。

和老式的多塊構(gòu)造網(wǎng)格相比，它可以模擬具有更為復(fù)雜幾何構(gòu)造U勺流場，并且具有使網(wǎng)格適應(yīng)流場的特點(diǎn)。

FLUENT也可以使用適體網(wǎng)格、塊構(gòu)造網(wǎng)格（例如FLUENT4和許多其他的CFD結(jié)算器/、J網(wǎng)格）。FLUENT

可以在2D流動中處理三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格，在3D流動中可以處理四面體網(wǎng)格，六邊形網(wǎng)格，金字

塔網(wǎng)格以及楔形網(wǎng)格（或者上述網(wǎng)格H勺混合）。這種靈活處理網(wǎng)格的I特點(diǎn)使我們在選擇網(wǎng)格類型時，可以

確定最適合特定應(yīng)用H勺網(wǎng)格拓?fù)錁?gòu)造。

在流場的大梯度區(qū)域，我們可以適應(yīng)多種類型的網(wǎng)格。不過你必須在解算器之外首先產(chǎn)生初始網(wǎng)格，

初始網(wǎng)格可以使用GAMBIT、Tgrid或者某一具有網(wǎng)格讀入轉(zhuǎn)換器的CAD系統(tǒng)。

計(jì)劃你的CFD分析

處理某一問題，需要考慮：但愿從CFD模型中需要得到什么樣的成果？需要什么樣H勺計(jì)算模型？計(jì)

算區(qū)域的起點(diǎn)和終點(diǎn)是什么？邊界條件？二維還是三維問題？什么樣的網(wǎng)格拓?fù)錁?gòu)造適合處理問題？選

用合適的物理模型（無粘，層流還湍流？定常還是非定常？可壓流還是不可壓流？與否需要應(yīng)用其他的物

理模型？），確定解的程序（問題可否簡化？與否使用缺省H勺解的格式與參數(shù)值？采用哪種解格式可以加

速收斂？使用多重網(wǎng)格計(jì)算機(jī)的內(nèi)存與否夠用？得到收斂解需要多久的時間？在使用CFD分析之前詳

細(xì)考慮這些問題，對你日勺模擬來說是很故意義的。當(dāng)你計(jì)劃一種CFD工程時，請運(yùn)用提供應(yīng)FLUENT使

用者H勺技術(shù)支持。.

處理問題的環(huán)節(jié)

確定所處理問題H勺特性之后，你需要如下幾種基本口勺環(huán)節(jié)來處理問題：

I.創(chuàng)立網(wǎng)格

2.運(yùn)行合適H勺解算器：2D、3D、2DDP、3DDP。

3.輸入網(wǎng)格

4.檢查網(wǎng)格

5.選擇解日勺格式

6.選擇需要解的基本方程：層流還是湍流（無粘）、化學(xué)組分還是化學(xué)反應(yīng)、熱傳導(dǎo)模型等

7.確定所需要日勺附加模型：風(fēng).扇，熱互換，多孔介質(zhì)等。

8..指定材料物理性質(zhì)

8.指定邊界條件

9.調(diào)整解的控制參數(shù)

10.初始化流場

H.計(jì)算解

12.檢查成果

13.保留成果

14,必要的話，細(xì)化網(wǎng)格，變化數(shù)值和物理模型。

第一步、幾何構(gòu)造U勺模型以及網(wǎng)格生成。

可以用GAMBIT或者一種分離日勺CAD系統(tǒng)產(chǎn)生幾何構(gòu)造模型及網(wǎng)格。也可以用Tgrid從已經(jīng)有的面

網(wǎng)格中產(chǎn)生體網(wǎng)格。你也可以從有關(guān)H勺CAD軟件包生成體網(wǎng)格，然后讀入到Tgrid或者FLUENT（詳情參

閱網(wǎng)格輸入一章）。至于創(chuàng)立幾何圖形生成網(wǎng)格H勺詳細(xì)信息清查月有關(guān)軟件使用手冊

第二步，啟動FLUENT解算器

表一：FLUENT菜單概述

解的環(huán)節(jié)菜單

讀入網(wǎng)格文獻(xiàn)菜單

檢杳網(wǎng)格網(wǎng)格菜單

選擇解算器格式定義菜單（DefineMenu）

選擇基本方程定義菜單

材料屬性定義菜單

邊界條件定義菜單

調(diào)整解歐）控制解菜單(SolveMenu)

初始化流場解菜單

計(jì)算解解菜單

成果的檢查顯示菜單(DisplayMenu)&繪圖菜單(PlotMenu)匯報菜單(ReportMenu)

保留成果文獻(xiàn)菜單

網(wǎng)格適應(yīng)適應(yīng)菜單

啟動FLUENT

單精度和雙精度解算器

在所有計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上FLUENT都包括這兩個解算器。大多數(shù)狀況下，單精度解算器高效精確，不

過對于某些問題使用雙精度解算器更合適。下面舉幾種例子：

假如幾何圖形長度尺度相差太多（例如細(xì)長管道），描述節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)時單精度網(wǎng)格計(jì)算就不合適了；假

如幾何圖形是由諸多層小直徑管道包圍而成（例如：汽車H勺集管）平均壓力不大，不過局部區(qū)域壓力卻也

許相稱大（由于你只能設(shè)定一種全局參照壓力位置），此時采用雙精度解算器來計(jì)算壓差就很有必要了。

對于包括很大熱傳導(dǎo)比率和（或）高比率網(wǎng)格的J成對問題，假如使用單精度解算器便無法有效實(shí)現(xiàn)邊

界信息的傳遞，從而導(dǎo)致收斂性利（或）精度下降

命令行啟動合適版本：可以指定維度和精度：fluent2d運(yùn)行二維單精度版本；對應(yīng)U勺fluent3d；fluent

2ddp；fluent3ddp都分別運(yùn)行對應(yīng)口勺版本。并行版本的啟動請參閱有關(guān)的并行版本啟動措施在此不予簡介。

在解算器的面板中指定版本

Figure1:啟動時的控制臺窗口

在版本提醒中健入2d、3d、2ddp或者3ddp啟動對應(yīng)版本。

假如是在圖形顧客界面中啟動合適的版本，請選擇Filc/Run...菜單，將會出現(xiàn)如下圖所示的|菜單，這

樣你就可以選擇合適H勺版本了（你也可以在這個面板上啟動遠(yuǎn)程機(jī)器上H勺FLUENT或者并行版本）

Figure2:FLUENT可以在選擇結(jié)算器時面板上啟動合適的版本

在面板上啟動解算器一般遵照如下措施:

I.開關(guān)3D選項(xiàng)指定3D還是2D解算器

2.開關(guān)雙精度選項(xiàng)啟動雙精度或者單精度解算器

3.點(diǎn)擊Run按鈕

假如可執(zhí)行程序不在你的搜索目錄下，你可以在點(diǎn)擊Run之前指定完全的文獻(xiàn)名。

讀Case文獻(xiàn)指定解算器版本：

啟動時假如未指定版本（在命令行輸入fluenl）,將會出現(xiàn)前面所看到的控制臺窗口，在File/Read/Case..

或者File/Read/Case&Data..菜單中擇合適時case文獻(xiàn)或者data文獻(xiàn)，我們就可以啟動合適的版本了。（詳

細(xì)內(nèi)容型參閱“讀寫case和data文獻(xiàn)”部分）。當(dāng)然也可以在版本FT；J文本菜單中用read-case或者read-case-data

命令。File/Read/Case&Data...菜單或者read-case-data命令中讀入II勺case和data文獻(xiàn)具有相似U勺名字，并

且擴(kuò)展名分別為.cas和.dat.0

WindowsNT4.0中有兩種措施啟動FLUENT:

開始菜單一一程序菜單一一Fluent.Inc（安裝時可以更名）菜單一一點(diǎn)擊FLUENT6

在MS-DOS命令提醒符中鍵入fluent2d、fluenl3d、flueni2ddp或者fluenl3ddp啟動對應(yīng)版本。需要

注意的是，進(jìn)行上述環(huán)節(jié)之前你要設(shè)定顧客環(huán)境以便于MS-DOS可以找到fluent。你可以遵照如下做法：

選擇程序組時SetEnvironment",該程序會將Fluent.Inc目錄加入到你日勺命令搜索行。

選擇解W、J格式

FLUENT提供三種不一樣的解格式：分離解；隱式耦合解；顯式耦合解。分離解和耦合解措施的區(qū)別

在于，持續(xù)性方程、動量方程、能量方程以及組分方程的解的環(huán)節(jié)不一樣，分離解是按次序解，耦合解是

同步解。兩種解法都是最終解附加的標(biāo)量方程（例如：湍流或輻射）。隱式解法和顯式解法的區(qū)別在于線化

耦合方程的方式不一樣。

分離解和耦合措施目前都合用于很大范圍時流動（從不可壓到高速可壓），不過計(jì)算高速可壓流時耦合

格式比分離格式更合適。

FLUENT默認(rèn)使用分離解算器，不過對于高速可壓流（如上所述），強(qiáng)體枳力導(dǎo)致日勺強(qiáng)烈耦合流動（例

如浮力或者旋轉(zhuǎn)力），或者在非常精細(xì)口勺網(wǎng)格上的流動，你需要考慮隱式解法。這一解法耦合了流動和能量

方程，常常很快便可以收斂。耦合隱式解所需要內(nèi)存大概是分離解的1.5到2倍，選擇時可以通過這一性

能來權(quán)衡利弊.在需要隱式耦合解H勺時候，假如計(jì)算機(jī)的內(nèi)存不夠就可以采用分離解或者耦合顯式解.耦

合顯式解雖然也耦合了流動和能量方程，不過它還是比耦合隱式解需要的內(nèi)存少，不過它的收斂性對應(yīng)的

也就差某些。

注意：分離解中提供口勺幾種物理模型，在耦合解中是沒有f、J：多項(xiàng)流模型；混合組分/PDF燃燒模型/

預(yù)混合燃燒模型/Pollutantformationmodels/相變模型/Rosseland輻射模型/指定質(zhì)量流周期流動模型/周期性

熱傳導(dǎo)模型。

顧客選擇解I為格式：點(diǎn)擊菜單Define/Models/Solver..彈出下面圖框，選擇所需要的格式即可。

Figure1:解算器控制面板

算例

看下圖，在該問題中acavityintheshapeofa60A?rhombus,邊長0.1米,內(nèi)部為常密度空氣,上部是一

種速度為0.1m/s向右運(yùn)動的壁面，雷諾數(shù)大概為50(),流動是層流。

CPUg”D

Re-i—=!500

M.

FigureI:驅(qū)動腔內(nèi)W、J流體流動

程序概要

這是一種簡樸日勺二維問題，層流流動，無熱傳導(dǎo)，不需考慮特殊的物理模型。所有的)問題，如幾何圖

形，網(wǎng)格，邊界位置和類型已經(jīng)在網(wǎng)格生成的時候定義了。你只需讀入網(wǎng)格文獻(xiàn)就可以讀入所有信息了。

本問題模擬的環(huán)節(jié)簡化為：讀入并檢查網(wǎng)格，選擇默認(rèn)的分離解?，定義物理模型，指定流體性質(zhì)，指

定邊界條件，保留問題的設(shè)置，初始化解域，計(jì)算解，保留成果，檢查成果。.

在開始之前把安裝CD_hll\J/flucnt_inc/flucnt5/tut/saniplc/cavity.msh網(wǎng)格文獻(xiàn)復(fù)制到工作目錄。讀入網(wǎng)

格：點(diǎn)擊菜單File/Read/Case…彈出下面的對話框

case文獻(xiàn)包括網(wǎng)格，邊界條件和解的控制參數(shù)，網(wǎng)格文獻(xiàn)是它的子集。本算例中的網(wǎng)格已經(jīng)保留為

FLUENT口勺格式了，可以像讀入其他case文獻(xiàn)同樣來讀入它。（對于其他格式的網(wǎng)格文獻(xiàn)，選擇File/Import）

Figure1:讀入網(wǎng)格

檢查網(wǎng)格

讀入網(wǎng)格之后要檢查網(wǎng)格：菜單Grid/Chcck。在檢查過程中，你可以在控制臺窗口中看到區(qū)域范圍,

體積記錄以及連通性信息。詳細(xì)顯示內(nèi)容如下：

DomainExtents:

x-coordinate:min(m)=0.0000(X)e+00,max(m)=1.500000c-01

y-coordinate:min(m)=0.0000(X)e+00,max(m)=8.660000e-02

Volumestatistics:

minimumvolume(m3):7.156()4()e-O5

maximumvolume(m3):7.157349e-O5

totalvolume(m3):8.660000c-03

Faceareastatistics:

minimumfacearea(m2):9.08985le-03

maximumfacearea(m2):9.09122lc-03

Checkingnumberofnodespercell.

Checkingnumberoffacespercell.

Checkingthreadpointers.

Gicckingnumberofcellsperface.

Checkingfacecells.

Checkingfacehandedness.

Clicckingelementtypeconsistency.

Checkingbuundaiylypcs;

Checkingfacepairs.

Checkingperiodicboundaries.

Checkingnodecount.

Clieckingnosolveceilcount.

Checkingnosolvefacecount.

Checkingfacechildren.

Checkingcellchildren.

Done.

網(wǎng)格檢查是最輕易出的問題是網(wǎng)格體積為負(fù)數(shù)。假如最小體枳是負(fù)數(shù)你就需要修及網(wǎng)格以減少解域的

非物理離散。你可以在Adapt下拉菜單中選中Iso-Value...來確定問題之所在。

顯示網(wǎng)格:菜單為Display/Grid...o

點(diǎn)擊下圖Display按鈕便會擰開圖形顯示窗口并畫出網(wǎng)格，你將會看到下面第二個圖所示日勺內(nèi)容。

FigureI:網(wǎng)格顯示面板

DNdApr31.1DQ8

FLUENTS.O(2d.iegr.gMetilam)

Figure2:默認(rèn)視角的網(wǎng)格顯示

該圖可以用鼠標(biāo)控制放大或縮小，用鼠標(biāo)圈住的內(nèi)容松開鼠標(biāo)之后該內(nèi)容就會在窗口內(nèi)滿屏顯示。

選擇解算器U勺詳細(xì)格式：本問題速度很小，可假定為不可壓流，使用默認(rèn)口勺分離解算器很合適。假如

要選擇一種耦合解算器，請參照在Define/Models菜單中依JSolver面板。

定義物理模型：FLUENT中默認(rèn)物理模型是層流流動，本例是層流，不需修改模型的設(shè)定。假如你需

要修改物理模型，則需要Dcfine/Modcls子菜單中日勺粘性模型面板以及其他面板。

指定流體物理性質(zhì)：選擇菜單Define/Materials…得到如下對話框

FigureI:材料控制面板

可以在材料數(shù)據(jù)庫中選擇其他氣體，或者創(chuàng)立自己II勺材料數(shù)據(jù)。本題需要對空氣的性質(zhì)做某吟修改:

密度為1.0kg/mA3,粘性為2O07kg/m?s,點(diǎn)擊Change/Create保留然后關(guān)閉面板。

指定邊界條件：設(shè)定邊界條件的數(shù)值與類型，使用菜單Define/BoundaryCondilions…得到下圖

T

inlet-v<sr?t

■"?orFeuc

mend—Movz-inlet

oaatnovr

otatlct-ven?

?>rw^cd??irc-for--Ftold

pr*OGd..ar^一.”.g.

pr*c^Gd.?iro-otatlct

G”m?Y>c.rv

volocitv一■”■C*

Sot...c?oa。［Holp

Figure1:邊界條件面板

設(shè)定邊界條件，首先在區(qū)域列表中選擇，然后在類型列表中修改該區(qū)域的類型，確定完類型之后就可

以點(diǎn)擊Set...按鈕（雙擊區(qū)域名字和點(diǎn)擊Set...按鈕具有相似功能）。

本問題移動壁面日勺邊界條件需要改為x方向速度0.1m/s。假如不能確定哪一種是移動壁面，可以在圖

形窗口的上壁面邊界點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵（該圖形窗口仍然顯示圖2所示的網(wǎng)格），區(qū)域信息便會在FLUENT控

制臺窗II上顯示出來，并且wall-2會在邊界面板的區(qū)域列表中自動被選上。現(xiàn)點(diǎn)擊Set…按鈕彈出下面圖框:

Figure2:壁面面板

選擇MovingWall選項(xiàng)便可以得到下而圖框，從而設(shè)定壁面速度了。速度方向默認(rèn)為X向，設(shè)定速度

大小為0.1。輸入數(shù)值之后，點(diǎn)擊0K保留設(shè)定，關(guān)閉面板。

________Wall

ZoneName

Jwall-2

AdjacentCellZone

fluici-l

/MovingWall

Figure3:移動壁面的壁面面板

本問題的其他邊界都是空腔的其他三個邊的壁面邊界條件(wall-5)。本例使用默認(rèn)邊界條件一一靜止邊

界條件。到此為止，邊界條件設(shè)定完畢。

調(diào)整解的控制

在Solvc/Controls子菜單中打開日勺面板里，你可以變化壓松弛因子、多網(wǎng)格參數(shù)以及其他流動參數(shù)的

默認(rèn)值。在使用解算器一章可以找到它們的詳細(xì)設(shè)定，一般說來這些參數(shù)不需要修改。對于本問題來說默

認(rèn)的設(shè)定已經(jīng)足夠

激活殘差圖(ResidualPlotting)：點(diǎn)擊菜單Solve/Monitors/Residual...,在選項(xiàng)中，打開Plot選項(xiàng)激活

殘差圖形，然后點(diǎn)擊OK,從而可以在計(jì)算過程中查看殘差。

Figure1:殘差監(jiān)測面板

保留Case文獻(xiàn)

有關(guān)問題定義口勺輸入保留在case中，計(jì)算成果會保留在另一種data文獻(xiàn)中。選擇File/Write/Case…菜

單，彈出下面對話框，保留case文獻(xiàn)。輸入文獻(xiàn)名，F(xiàn)LUENT會自動添加對應(yīng)口勺擴(kuò)展名，點(diǎn)擊OK即可。

Figure1:保留一種Case文獻(xiàn)

處理問題

流場初始化

迭代之前你需要初始化流場提供一種初始解。你可以從一種或多種邊界條件算出初始解，也可以分別

輸入流場區(qū)I數(shù)值，對應(yīng)菜單為Solvc/Initialize/Initializc...,點(diǎn)擊得到Figure1.雖然流動極為也許發(fā)展為強(qiáng)烈

的循環(huán)流，所有的初值都為。也是可以的，你可以保持默認(rèn)值不變，點(diǎn)擊Init按鈕，然后關(guān)閉面板

FigureI:解的初始化面板

計(jì)算：目前可以迭代了，選擇Solvc/Itcratc...菜單，打開下圖，在對話框中輸入10,表達(dá)迭代10步。

FigureI:迭代面板

迭代開始之后，應(yīng)當(dāng)察看圖形窗口中的殘差圖。迭代之后，殘差由上向下逐漸減少，這是很好的標(biāo)志。

對于不一樣的機(jī)器殘差只會有稍微的不一樣，因此你的圖形不一定和下圖完全相似。

—ooftiMuay

x-volooity

-

Iterations

SoaladC?A&idudlsApr30,IDQB

FLUENT50(2d.Um)

Figure2:10次迭代之后的殘差圖

想檢杳流場，看它怎么發(fā)展,打開Display/VelocityVectors..菜單，彈出下面H勺速度矢量面板日勺圖框

Figure3:速度矢量面板

此面板內(nèi)的默認(rèn)設(shè)定將會產(chǎn)生一種由速度大小標(biāo)識顏色日勺矢量圖，點(diǎn)擊Display按鈕得到下圖:

3.66A-Q2

3.27?叩2

2.0?。2

2.45a-02

2.0Sa-D2

f02

t.23a-02

B.2tA<Q3

4.12e-03

4.075

VdlooityYaoLorsColoradByYaloaitYMdqnitudd(m/a)Augtt.tDDB

FLUENT51(2d.segragatad.lam)

Figured10步迭代之后的速度矢量

雖然是10次迭代，旋轉(zhuǎn)的圖像已經(jīng)很清晰了。看來該解的過程是可以接受的，我們可以增長迭代環(huán)

節(jié)完畢該解.你會發(fā)目前大概在第50步，迭代解就已經(jīng)收斂到容許的誤差范圍了。在這個時候，殘差圖

應(yīng)當(dāng)像下圖同樣，需要注意的是，不一樣H勺機(jī)器所需的收斂步是不一樣的。

Figure5:收斂之后的殘差

保留成果：FLUENT不會自動保留成果。選擇File/Write/Case&Data...菜單，彈山下面的對話框，在

Casc/Data文獻(xiàn)窗口輸入文獻(xiàn)名，F(xiàn)LUENT會自動添加對應(yīng)日勺擴(kuò)展名.cas和.dat。輸入cavity作為文獻(xiàn)名,

點(diǎn)擊OK保留。

Figure1:保留case和data文獻(xiàn)

假如caviiy.cas己經(jīng)存在，F(xiàn)LUENT將會問詢與否覆蓋它，點(diǎn)擊OK寫入文獻(xiàn)即可。

V/aming

￡Thefile"cavity.cas"alreadyexists.

?OKtooverwrite?

Cancel

Figure2：確認(rèn)覆蓋

注意：在結(jié)束進(jìn)程之前，你可以啟動新H勺FLUENT進(jìn)程，讀入cusc文獻(xiàn)和dala文獻(xiàn)，重新分析和修

改算例。

檢查成果畫等值線：在Display/Contours...中打開等值線面板如下圖，：

Figure1:等值線面板

在"ContoursOf”中選擇Velocity…然后選擇StreamFunction,將等值線的Levels設(shè)為10,點(diǎn)擊Display*

顯示成果如下。

Figure2:流函數(shù)等值線

從FLUENT退出：檢查成果并保留算例和數(shù)據(jù)文獻(xiàn)后，在文獻(xiàn)菜單的Exit選項(xiàng)中退出FLUENT了。

總結(jié)

本例使用FLUENT處理了一種非常簡樸日勺問題。該教程在背面將詳細(xì)論述FLUENT物理模型和解參

數(shù)的問題以處理更為復(fù)雜的問題,

第二章Fluent顧客界面

本章詳細(xì)簡介了顧客界面的對應(yīng)功能及其時使用措施。

圖形顧客界面（GUI）：由控制臺窗口、控制面板、對話框以及圖形窗口構(gòu)成。下圖就是經(jīng)典E內(nèi)fluent

界面八在UNIX系統(tǒng)中，GUI（包括顏色和字體）可以自定義以適合操作系統(tǒng)口勺環(huán)境。

fluo?t6>a?w.fliMwit.cotn|U|Copyright1997flumitInc

r?Med

F”od?V3e,

At.oR4u?(>e

,tvFUtH^V

■Dr?v*PrvHlea

一DCAS*Grtd

FiRer

FLUENTG'aew.YluentxomRd.s1[//t<HorA?】，x?"

seatisttoss______

rninmunfx。《2>：4.47S232。-4

S——<?^2>：1.9^4138^-^2

O^ckir<nwrAxr3noctMr?<*cell.

O*ockxr<5p??*o^l1?

Owckin<￡hr.?droant?r*.

^?cMrwmj^xr60*1Xs.>O?.

C>*ookir<Pac。e^lIs.

Owckir<**o?HarviedoMs?

CK?ckin<tM|?e8cBsterw^f.

Ctwckxn^booxidr-y

Owckine??e?pairs?

Owck’rbOM^clarKSe

Owckin^nootoooua^t.

Owckin<noao>v<c?l1count.HAHSC.R.A

Owckan<nosolv<Fao<count.

I9K9f^?l92^9

Figure1:屏幕顯小的GUI齊部分

控制臺（Console）：控制程序執(zhí)行的主窗口。顧客和控制臺之間有兩種交流方式：文本界面（TUD，圖

形界面（GUI）。控制包括終端仿真程序和菜單按鈕H勺圖形界面。

FileGridDefineSolveAdaptSurfaceDisplayPlotReportParallel

x-ooorditmin<m>-±?45^72Oe-Ol,max<m)-9.96769Oe-O2

M-coordinat-eXmin—-1?1638OOe-Ol,max<m>L*16717Oe-Ol

Volumestat-1st.1cs：

minimumvolume<m3>：1.O89717e-O7

maximurnvo1<m3>t1?244721e—04

totalvolume<m3>：3.966171^-02

Faoo0LOO3t0七

minimumFacearea<m2>z4?475232e-O4

maximumFacearea<m2>：1?8^4135e-O2

CheckingnumberoFnodesperce】1?

ingnumberoFFacespercel1?

ing;七h(yuǎn)roadpointer's.

Chookin^numfoor*oFoel1?ponF0o。.

CheckingFacecells.

CheckingFacehandedness?

Checkingelement,typeconsistency?

Checkingboundaryt?jpest

Checking;Faoopair^s?

Chockingpor^iodioboundaryiose

CKeokingnodecount.?

rm-ck<cc-c1、，—c11cc。1r?)..

CheckingnosolveFacecount.?

Done*

IJ

Figure1:控制臺

終端仿真程序：它和MS-DOS命令提醒符類似，使你可以和TUI菜單交流。所有的文本都輸出到終

端仿真程序，所有日勺輸入都從最底行開始。快捷鍵Control-C可以暫停正在計(jì)算的程序。它也支持控制臺

和其他XWindow或WindowsNT應(yīng)用程序之間文本H勺復(fù)制和粘貼（復(fù)制文本到剪貼板的措施：1.選中文

本，2.Ctrl+Insert）

菜單按鈕：下拉菜單、快捷方式、對話框的I形式和使用措施和WindowsR勺同樣。

面板：面板用于處理復(fù)雜的輸入任務(wù)。除了應(yīng)用設(shè)置之后立即關(guān)閉的面板外，尚有另一種面板在應(yīng)用

設(shè)置后選擇Apply應(yīng)用設(shè)置而不必關(guān)閉面板，這一按鈕常常也有其他的J名稱（例如Display等）。

圖形顯示窗n：

fluent@[0]Copyright1997

4.4512

217?42

23g?乂

?d￡h，】2