Fluent学习总结

1、Fluent学习总结报告学号：班级：姓名：指导老师：前言FLUENT是世界上流行的商用CFD软件包，包括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、基于密度的显示求解器。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，可对高超音速流场、传热与相变、化学与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、变/动网络、噪声、材料加工复杂激励等流动问题进行精确的模拟，具有较高的可信度，。用户自定义函数也为改进和完善模型，处理个性化问题和给出更合理的边界条件提供了可能。经过这一个学期对 Fluent的初步入门学习，我对其有了初步的了解，通过练习一些例子，掌握了用 Fluent 求

2、解分析的大概步骤和对鼠标的操作，也大概清楚这些分析有什么用。由于软件和指导资料几乎全部都是英文书写，还没能完全地理解软件上各个选项的意义和选项之间的联系，目前仅仅是照着实例练操作，要想解决实际问题还远远不够，不过孰能生巧，我相信经过大量的练习，思考，感悟，我一定可以熟练掌握并运用 Fluent。本学习报告将从Fluent的应用总结分析和几个算例的操作来叙述。fluent 简单操作指南1.读入文件 file-read-case找到.msh文件打开2.网格检查 grid-check 网格检查会报告有关网格的任何错误，特别make sure最小体积不能使负值；3.平滑和交换网格 grid-smoot

3、h/swap-点击smooth再点击swap,重复多次；4.确定长度单位grid-scale- 在units conversion中的grid was created in中选择相应的单位， 点击change length units给出相应的范围，点击scal,然后关闭；5.显示网格 display-grid建立求解模型1.define-models-solver(求解器)2.设置湍流模型 define-models-viscous3.选择能量方程define-models-energy4 设置流体物理属性 define-materials,进行设置，然后点击change/create,弹出

4、的对话框点NO。 可以从材料库database选择材料和拷贝属性，也可以在properties栏编辑属性，然后点击change/create。5设置边界条件 define-boundary conditions，根据给定条件设置6.求解 solver-initialize-initializecomputer from列表中选择要计算的点，点击init，close7监控 display-monitors-surface设置surface monitors的个数，勾选plot，点击define，在这里面修改和选择一些选项；然后保存：file-writer-case7 迭代 solver -ite

5、rate，会出现检测结果8,显示计算结果 8.1 利用不同颜色显示速度分布 display-contours，勾选filled（就是填充），在contours of 选择，点击computer，点击display。 可以选择 速度场，温度场，速度矢量场（这个注意，在style 中选择arrow，scale需要自己填），等压力线（levels可以选择条数）9.创建XY曲线图plot-XY plot，10.可以自定义函数 define-custom field function中输入，然后在new funtion name中输入名字，点击define,close; 在display -contou

6、rs中的contours of中选择custom field function，下栏就出现编辑的公式；11（重要）使用二姐离散化方法重新计算11.1打开求解控制器设置对话框，设置能量方程的二阶离散，降低松弛系数 solve-controls-solution，在discretization下nenergy选择second order，under-relaxation factors 降低（具体为啥不知道） 然后迭代，再display发现温度等参数得到较好改善12.自适应性网格修改功能display-contours12.1 在contours of中选择temperature,options

7、不选node values,点击display， 在contours of中选择adaption，options一样不选node values,点击display， 在一定范围内回执温度梯度，标出需要改进的单元（重要），在options中不选择auto range以改变最小温度梯度值， 在min输入0.01，点击display，有颜色的网格为“高梯度”范围， 12.2对高温区梯度的网格进行改进 Adapt -Gradient（梯度）,在gradients of 中选择temperature，在options下不选coarsen（使变粗），仅执行网格修改 点击computer，fluent修正m

8、ax and min，在refine threshold（入口，极限，临界值） 点击mark，fluent会显示要改进的个数 点击manage，打开对话框，点击display，会显示要改进的地方 点击adapt，点击YES，然后close13 显示改进后的网格display-grid然后可以再次计算查看结果一、 FLUENT可以计算的流动类型1. 任意复杂外形的二维/三维流动；2. 可压、不可压流；3. 定常、非定常流；4. 牛顿、非牛顿流体流动；5. 对流传热，包括自然对流和强迫对流；6. 热传导和对流传热相耦合的传热计算；7. 热传导和对流传热相耦合的传热计算；8. 辐射传热计算；9. 惯

9、性（精止）坐标、非惯性（旋转）坐标下中的流场计算；10. 多层次移动参考系问题，包括动网格界面和计算动子/静子相互干扰问题的混合面等问题；11. 化学组元混合与反应计算，包括燃烧模型和表面凝结反应模型；12. 源项体积任意变化的计算，源项类包括热源、质量源、动量源、湍流源和化学组分源项等形式；13. 颗粒、水滴和气泡等弥散相的轨迹计算，包括弥散相与连续项耦合的计算。14. 多空介质流动计算；15. 用一维模型计算风扇和换热器的性能；16. 两相流，包括带穴流动计算；17. 复杂表面问题中带自由面流动的计算。简而言之，FLUENT适用于各种复杂外形的可压和不可压流动计算。二、 Fluent 的基

10、本功能与求解步骤（一）FLUENT的基本功能1. 导入网格模型（Read Mesh）：包括导入GAMBIT网格、检查网格、更改单位以及光顺网格等（Including reading GAMBIT mesh;checking grid;scale grid and smooth grid.etc.）。2. 确定计算模型（Define model）：是否考虑传热；流动是无黏、层流，还是湍流；是否为多相流；是否包含相变（Whetner it have heat tranfer;it is laminar flow or turbulent flow,etc.）。3. 定义材料特性（Define ma

11、terails）：包括密度、分子量、黏度、比热容、热传导系数、标准状态焓等（Including density, viscosity, specific heat, coefficient of heat conduction, tetc.）。4. 设置边界条件（Boundary condition）：包括进出口边界、周期性与对称性边界、内部区域和内部表面边界四类边界条件。（Including inlet/outlet, symmetrical and periodic,internal zone and face boundary .）5. 求解计算（Solve）：能进行稳态与非稳态迭代计算

12、，通过求解控制参数能对求解过程进行精确控制（Solve steady/unsteady iterative calculation, by parameters to control process precisely.）。6. 计算结果后处理（Postprocessing）：显示云图、矢量图、等值线图；生成动画；进行面积分；报告统计信息等（Can display contours,velocity vectors and create animate,etc.）。（二）FLUENT的求解步骤1. 利用 Gambit 创建计算模型。2. 划分网格和设置边界条件。3. 保存文件（ *.msh）4

13、. 打开 Fluent，并选择相应的求解器。5. 网格1） 读入网格（ * Msh）File Read Case 通过File/Read/Case即可读取*.msh网格文件。FLUENT不但能读取GAMBIT生成的网格，还能读取诸如ICEM等软件生成的网格。读取成功后，会在窗口界面显示网格的基本信息。读入网格后，在窗口显示进程2） 检查网格Grid Check在将网格导入FLUENT后，还需要对网格进行检查，以便确定是否可以直接用于CFD求解。选择Grid/check，FLUENT会自动完成网格检查，同时生成报告。特别注意，报告必须以Done结尾才能进行下一步计算。Fluent 对网格进行多种

14、检查，并显示结果。 要注意最小容积，确保最小容积值为正。3） 设置单位长度为GridScale FLUENT内部存储网格的单位长度为m，而GAMBIT等软件使用的长度单位为mm。因此，在导入网格后需要对其进行缩放或更改单位。 通过Grid/Scale Grid选项可对网格进行缩放。既可通过选择网格创建单位得到比例因子，也可自行设定比例因子。光顺网格与交换单元面：光顺（Smooth）的目的是重新配置节点；交换单元面（Swap）的目的是修改单元连接性。这两项操作主要是为了改善网格质量。但是，FLUENT仅要求对三角形和四面体网格进行此操作，不应对其他类型网格进行此操作。 反复点击Smooth和Sw

15、ap即可进行光顺与交换操作。当窗口界面提示Smooth完成时即可不进行该操作；当Number Swapped显示为0时，表示交换单元面工作完成。4） .显示网格Display Grid可以用鼠标右键检查边界区域、数量、名称、类型将在窗口显示， 这个操作对于同样类型的多个区域情况很有用，可以快速区别它们。6. 建立求解模式。1） .设置求解器DefineModelsSolver网格准备好后，接下来需要确定采用什么样的求解器及什么样的计算模式。FLUENT提供了分离和耦合两类求解器，而耦合求解器又分为隐式和显式两种。对于计算模式，FLUENT允许用户指定计算是稳态的还是非稳态的，以及计算模型在空间

16、是普通的2D或3D还是轴对称问题。选择Define/Models/Solver即可打开求解器设置对话框。1.1、分离式求解器（Segregated Solver）求解过程为：按顺序逐一的求解各方程（关于u、v、w、p和T的方程），也就是先在全部网格上解出一个方程，然后再解另外一个方程。 分离式求解器是FLUENT6.3以前的版本采用的，FLUENT6.3中采用的是基于压力（Pressure Based）的求解器，但两者实质是相同的。1.2、耦合式求解器（Coupled Solver）求解过程为：同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分运输方程，然后再逐一的求解湍流等标量方程。 耦合式求解器是

17、FLUENT6.3以前的版本采用的，FLUENT6.3中采用的是基于密度（Density Based）的求解器，但两者实质是相同的。1.3、在压力基和密度基两种求解器中，都要想办法将离散的非线性控制方程线性化为在每一个计算单元中相关变量的方程组。为此，可采用显式和隐式两种方案实现这一线性化过程。隐式（Implicit）： 对于给定变量，单元内的未知量用邻近单元的已知和未知值来计算。因此，每一个未知量会在不止一个方程中出现，这些方程必须同时求解才能就出未知量的值。显式（Explicit）： 对于给定变量，每一个单元内的未知量用只包含已知值得关系式来计算。因此未知量只在一个方程中出现，而且每一个单

18、元内的未知量的方程只需解一次就可以得到未知量的值。在压力基求解器中，只采用隐式求解方案；在密度基求解器中，可采用隐式或显式两种求解方案进行控制方程的线性化。压力基隐式：同时考虑所有单元来解出一个变量的场分布，然后再同时考虑所有单元求解下一个变量，直至得到所有场分布。密度基隐式：最后同时接解出所有单元内的变量。密度基显示：同时求解一个单元内的所有变量。1.4、压力基求解器以前主要用于不可压流动和微可压流动，而密度求解器用于高速可压流动，现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动。但总的来讲，虽然FLUENT默认使用压力基求解器，当计算高速可压流动、由强体积力导致的强耦合流动或非常

19、精细的网格上求解流动时，密度基求解器往往更具优势。5、除求解器外，用户还可选择计算模式，一般我们取默认选项即可。Ø Space：选择模型空间几何特征。Ø Time：选择是定常流动还是非定常流动。Velocity Formulation：选择绝对速度还是相对速度。Ø Gradient Option：指定采用哪种压力梯度方法来计算控制方程中的导数项。Ø Porous Formulation：指定多孔介质速度指定方式。2） . 设置计算模型DefineModels1. Multiphase(多项流)Fluent中的多相流模型三种欧拉-欧拉多相流模型，即是VOF

20、(volume of fluid)、混合物（mixture）模型、欧拉（Eulerian）模型vof 模型VOF 方法vof模型是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。当需要得到一种或多种相互不相容流体间的交界面时，可以采用这个模型。在vof模型中，不同的流体组分共用着一套动量方程，计算时在整个流场的每个计算单元内，都记录下个流体组分所占有的体积率。vof 模型的应用的例子包括流体喷射、分层流、自由面流动、灌注、晃动、液体中大气泡的流动、水坝决堤时的水流以及求得任意液-气分界面的稳态或者瞬态分界面。混合物模型滑移速度混合物模型，这是一种简化的多项流模型，可用于各项有不同速度的多项流，两相流或者

21、多相流（流体或颗粒）。因为在欧拉模型中，各相被处理为相互贯通的连续体，混合物模型的求解的是混合物的动量方程，并通过相对速度来描述离散相。混合物模型的应用包括低负载的粒子负载流、气泡流、沉降和气旋分离器。混合物模型也可用于没有离散相相对速度的均匀多相流。Eulerian 模型欧拉模型是fluent中最为复杂的多相流模型。它建立了一套包含有n个动量方程和连续方程来求解每一相。压力项和各界面交换系数是耦合在一起的。耦合的方式则依赖于所含有的情况，颗粒流（流-固）的处理与非颗粒流（流-流）是不同的。欧拉模型的应用包括气泡柱、上浮、颗粒悬浮和流化床。VOF模型适应于分层的或者自由表面流动，而mixtur

22、e 模型和Eulerian模型适应于流动中有相混合或者分离，或者分散相的体积分数超过10%的情形。为了更好地区分mixture模型和Eulerian模型，给出以下建议：如果分散相有着宽广的分布，mixture模型是最可取的。如果分散相只集中在区域中的一部分，应当使用Eulerian模型。如果相间曳力规律是可利用的，Eulerian模型通常比mixture模型能给出更精确的结果。如果相间的曳力规律不明了，mixture模型是最好的选择。mixture模型比Eulerian模型要少求解一部分方程，所以mixture模型计算量较小，如果精度要求很高，Eulerian 模型是更好的选择。但是，复杂的E

23、ulerian 模型比mixture 模型的计算稳定性要差。2. Energy（能量方恒）Define/Models/Energy如果用户选中Energy Equation复选框，则表示计算过程中要使用能量方程，考虑热交换。对于一般的液体流动问题，如水利工程及水利机械流场，可不考虑传热；而气体流动模拟时，往往需要考虑热交换。 在fluent中使用其他模型时，如果需要考虑传热，用户需要激活相应的模型、提供热边界条件、给出控制传热或（和）依赖于温度变化的各种介质参数。 如果模拟的是流动，并且希望在能量方程中包含粘性生成热，在下面介绍的Viscous Model对话框中激活Viscous Heati

24、ng选项（这一选项仅在激活能量方程的前提下出现，且只能用于分离式求解器）。默认状态下，Fluent在能量方程中忽略了粘性生成热，而耦合式求解器则包含有粘性生成热。对于流体剪切应力较大（如流体润滑问题）和高速可压流动，用户应考虑粘性耗散。3. Viscous （粘性模型）Define/Models/Viscous Fluent共提供了7种粘性模型（Viscous Model）：无粘、层粘、Spalart-Allmaras单方程、­双方程、­双方程、Reynolds应力和大涡模拟模型，其中大涡模拟模型只对三维问题有效。 Inviscid模型 进行无粘计算。Laminar模型 用

25、层流的模型进行流动模拟。层流模拟与无粘模型一样，不需要用户输入任何与计算相关的参数。Spalart-AIlmaras(1 eqn)模型 用Spalart-AlRmaras单方程模型进行湍流计算。这是用于求解动力涡粘输运方程的相对简单的一种模型，它包含了一组最新发展的单方程模型，在这些方程fl不必要去计算和局部剪切层厚度相关的长度尺度。Spalart-A1 ! nnaras模型是专门用于求解航空领域的壁面限制流动，对于受逆压力梯度作用的边界层流动，已取f,很好的效果，在透平机械中的应用也越来越普遍。 原始的Spalart-Allmaras模型实际是一种低雷诺数模型，要求在近壁而区的网格划分得很细

26、。但在FLUENT中，由于引入了壁面函数法，这样，Spalart-A1lmaras模型用在较粗的壁面网格时也可取得较好的结果。因此，当精确的湍流计算并不是十分需要时，这种模型是最好的选择。需要注意的是，Spaat-Ahmara模型是一种相对比较新的模型，现在不能断定它适用于所有类型的复杂工程流动。单方程模型经常因为对长度尺度的变化不敏感而受到批评，例如，当壁面约束流动突然转变为自由剪切流时，就属于这种情况。k-epsiln （eqn)模型­ 使用k-s双方程模型进行湍流计算。该模型又分为标准k-s模型、RNG k-e模型和Realizabe k-3种。3种模型的特点在本书第4章有介绍

27、。这类模型是目前粘性模拟使用最广泛的模型。各种模型需要输入的参数不同，这些参数在第4章中有相应介绍。用户在初次使用FLUENT时，可暂时用其默认值，待以后有经验时再修正。k-omega(2 eqn) 使用k ­双方程模型进行湍流计算。k-双方程模型分为标准k ­模型和SST k-模型。标准k ­模型基于Wilcox k-。模型，在考虑低雷诺数、可压缩性和剪切流特性的基础上修改而成。Wilcox k-模型在预测自由剪切流传播逮率时;取得了很好的效果，成功应用于尾迹流、混合层流动、平板绕流、圆柱绕流和放射状喷射。因而，可以说该模型能够应用于壁面约束流动和自由剪切流动。

28、SST k-模型的全称是剪切应力输运(shear-tress Transport）k-模型，是为了使标准k-模型在近壁面区有更好的精度和算法稳定性而发展起来的，也可以说是将k ­模型转换到k-模型的结果。因此，SST k-模型在许多时候比标准k-模型更有效。Reynolds Stress模型使用Reynolds应力模型（RSN)进行湍流计算。在FLUENT中，Reynolds应力模型是最精细制作的湍流模型。它放弃了各向同性的涡粘假定，直接求解Reynolds应力方程。由于它比单方程和双方程模型更加严格地考虑了流线弯曲、旋涡、旋转和张力快速变化、它对于复杂流动总体上有更高的预测精度。但

29、是，为使Reynold，方程封闭而引入了附加模型(尤其是对计算精度有重要影响的压力应变项和耗散率项模型)，也会使这种方法的预测结果的真实性受到挑战。 总体来讲，Reynolds应力模型的计算量很大。当要考虑Reynolds应力的各向异性时，例如咫风流动、懈烧室高速旋转流、管道中二次流，必须用Reynolds应力模型。Large Eddy Simulation模型 使用大涡模拟模型进行湍流计算，该模型只对三维问题有效。 Spalart-Allmaras 单方程模型，直接解出修正过的湍流粘性，用于有界壁面流 动的航空领域（需要较好的近壁面网格）尤其是绕流过程； 该模型也可用于粗网格。 Standa

30、rd k-e 双方程模型。是默认的k-e模型，系数由经验公式给出。只对 高Re的湍流有效，包含粘性热、浮力、压缩性等选项 RNG k-e 标准k-e模型的变形，方程和系数来自解析解。在e方程中改 善了模拟高应变流动的能力； 用来预测中等强度的旋游和低雷诺数流动 Realizable k-e 标准k-e模型的变形。用数学约束改善模型的性能。能用于预 测中等强度的旋流 Standard k-w 两个输运方程求解k与w。对于有界壁面和低雷诺数流动性 能较好，尤其是绕流问题；包含转捩。自由剪切和压缩性选项 SST k-w 标准k-w模型的变形。使用混合函数将标准k-e模型与k-w模型结合起来，包含了转

31、捩和剪切选项 Reynolds Stress 直接使用输运方程来解出雷诺应力，避免了其它模型的粘性 假设，模拟强旋流相比其它模型有明显优势 Spalart Allmaras 计算量小，对一定复杂的边界层问题有较好的效果 计算结果没有被 广泛的测试，缺少子模型 典型的应用场合为航空领域的绕流模拟 Standard k-e 应用多，计算量适中，有较多数据积累和比较高的精度 对于曲率较大和压力梯度较强等复杂流动模拟效果欠佳 一般工程计算都使用此模型，其收敛性和计算精度能满足一般的工程计算要求，但模拟旋流和绕流时有缺陷 RNG k-e 能模拟射流撞击、分离流、二次流和旋流等 中等复杂流动 受到涡旋粘性

32、同性假设限制 除强旋流过程无法精确预测外，其它流动都可以使用此模型 Realizable k-e 和RNG基本一致，还可以更好的模拟圆形射流 受到涡旋粘性同性假设限制 除强旋流过程无法精确预测外，其它流动都可以使用此模型 Stand k-w 对于壁面边界层，自由剪切流，低雷诺数流动性能较好。适合于存在逆压力梯度时的边界层流动，分离与转捩 SST k-w 基本与标准k-w模型相同。由于对壁距离依赖性较强，因此不太 适合于自由剪切流 Reynolds Stress 是最复杂的RANS模型。避免了同性的涡粘性假设。占用较多的 CPU时间和内存。收敛较难。对于复杂3D流动适用（如弯曲管道、旋转、旋流燃

33、烧、旋风），尤其是强旋流运动。4. Radiation （辐射模型）4.1、FLUENT中需要考虑热辐射的情况 ：（1）火焰辐射热传递 （2）表面对表面的辐射加热或冷却 （3）辐射、对流和导热耦合传热 （4）HVAC应用中透过窗户的热辐射，以及汽车工业中车厢内的模拟 （5）玻璃加工、玻璃纤维拉拔及陶瓷加工过程中的辐射4.2、FLUENT中的辐射模型 主要有5种辐射模型：DTRM模型、P1模型、Rosseland模型、P1模型、S2S模型和DO模型 4.3、DTRM模型的优势及限制 优势：（1）模型较为简单（2）可以通过增加射线数量来提高计算精度（3）可以用于光学深度非常广的情况下。 限制：（1

34、）假定所有表面都是散射的。意味着表面的入射辐射是关于入射角各向同性反射的。（2）不包括散射效应。（3）基于灰体辐射假定。（4）对于大数目的射线问题，非常耗费CPU时间。（5）不能与非共形交界面或滑移网格同时使用。（6）不能用于并行计算中。 4.4、P1模型的优势及限制 优势：（1）辐射模型为一个扩散方程，求解需要较少的CPU时间。（2）考虑了扩散效应。（3）对于光学深度比较大（如燃烧应用中），P-1模型表现非常好。（4）P-1模型使用曲线坐标很容易处理复杂几何 限制：（1）假定所有的表面均为散射。（2）基于灰体辐射假定。（3）在光学深度很小时，可能会丧失精度。（4）倾向于预测局部热源或接收器的

35、辐射通量。 4.5、Rosseland辐射模型的优势及限制 优势：相对于P-1模型，它不求解额外的关于入射辐射的传输方程，因此比P-1模型计算要快，且更节省内存。 限制：只能用于光学深度比较大的情况，推荐用于光学深度大于3的情况下；不能用于密度基求解器。 4.6、DO模型的优势及限制 DO模型能够求解所有光学深度区间的辐射问题；能求解燃烧问题中的面对面辐射问题，内存和计算开销都比较适中。 DO模型能用于计算半透明介质辐射。 4.7、S2S辐射模型 非常适用于封闭空间中没有介质的辐射问题（如航天器的排热系统、太阳能收集系统、辐射供热装置等）。 限制：（1）假定所有表面均为散射的。（2）灰体辐射假

36、设。（3）内存和存储量需求在表面增加时，增长得非常快。（4）不能用于participating radiation问题。（5）不能用于存在周期边界的模型中。（6）不能用于存在对称边界问题中。（7）不支持非共形交界面、悬挂节点或网格自适应中。 4.8、适用情况 DTRM模型与DO模型可以适用于所有光学深度问题，P-1模型适用于光学深度13的情况，Rosseland模型适用于光学深度大于3的情况，S2S辐射模型适用于真空中辐射模拟。5. Species（组份模型）6. Discrete Phase（离散项模型）FLUENT在求解连续相的输运方程的同时，在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相；&#

37、172; 离散相模型解决的问题：煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等；¬ 应用范围：FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%（但颗粒质量承载率可以大于10-12%，即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动）；不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题，包括：搅拌釜、流化床等；¬ 颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑；¬ 湍流中颗粒处理的两种模型：Stochastic Tracking，应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响；Cloud Tracking，运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道

38、的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道”7. Solidification And Melting（凝固和融化）8. Acoustics （声学）3） . 选择能量方程DefineModelsEnergy7. 设置流体物理性质DefineMaterials定义材料 在FLUENT中，流体和固休的物理属性都用材料(material)这个名称来一并表示。FLUENT要求为每个参与计算的区域指定一种材料。FLUENT在其材料数据库中己经提供了如air（空气)和water（水)等一些常用材料，用户可从中复制过来直接使用，或修改后使用。当然，用户还可创建新的材料。一旦这些材料

39、被定义好以后，便可使用下一节要介绍的设置边界条件的过程将材料分配给相应的边界区域。材料简介 在FLUENT中，常用的材料包括Fluid(流体)与Salid(固体)两种，在组分计算中专门定义了Mixture（混合）材料，在离散相模型中还定义了附加的材料类型。 Fluid材料包含的属性有: .密度或分子量(Density and/or molecular weights) .粘度(Viscosity) .比热容(Heat capacity) .热传导系数(Thermal conductivity) .质量扩散系数(Mass diffusion coefficients) .标准状态烩(Standa

40、rd state enthalpies .分子运动论参数(Kinetic theory parameters) solid材料只有密度、比热容和热传导系数属性(对于模拟辐射时使用的半透明性质的固体材料，允许附加辐射属性)。 在使用分离式求解器时，固体材料不需要密度和比热容属性，除非模拟非稳态流动或固体区域是运动的。在稳态流动计算时，虽然在属性列表中出现比热容，但只是在处理焓时才使用，并不参与流动计算。定义材料的方法FLUENT预定义了一些材料，用户可自定义新材料，还可从材料数据库中复制己有材料，或者修改已有材料。所有材料的定义、复制和修改，都是通过Meterials对话框来实现的。 在对话框中

41、，可在相应条目下选择或输入相关数据，从而实现对材料的创建、修改和删除。下面结合主要条目的说明来介绍对话框的使用。Name：显示当前材料的名称。如果用户想要生成新材料，无论是采用创建还是采用复制的方法，可在此输入所要生成材料名称。如果要修改已存在的材料，则需要从右边的Fluid Materials（或Solid Materials）下拉列表中已有材料。Chemical Formula：显示材料的化学式。Material Type：该下拉列表框包含有所有可用的材料类型清单。Fluent默认的材料类型只有Fluid和solid.如果模拟组分运输，会增加Mixture材料类型。如果模拟离散项，还可能出

42、现其他类型。Fluid Materials/Solid Materials：下拉列表框包含与在Material Type中所选材料类型对应的已定义的全部材料清单。Order Materials By：允许用户对已存在的材料名称进行排名。排名顺序可安Name和Chemical Formula。Datebase：打开Fluent提供的数据库，用户可从中复制预定义的材料到当前求解器中。数据库提供了许多常用的材料。例如，可从数据库中将Water复制过来，然后在这个对话框中对其进行适当修改，water便成了当前求解器中可以使用的材料。默认情况下，只有数据库中的air（空气)和aluminum(铝)出现在

43、当前求解器中。properties:包含材料的各种属性，用以让用户确认或修改。这些属性的范围因当前使用的计算模型不同而不同。经常使用的条目包括Density(密度)、Cp（常压比热容)、Thermal conductivity(热传导系数)、Viscosity(粘度)等，用户可根据自己求解问题中的实际流体介质的物理特性输入相关参数。注意有些属性可能是随温度或其他条件变化的，这时可借助profile文件来设置这些特性。对于绝大多数属性，用户可选择它们随温度按polynomial(多项式)、piecewise-polynomial (分段线性)、piecewise-polynomial(分段多项式

44、)或power-low(幂指数)等形式变化。例如.假定Viscosity随温度呈分段线性方式变化，则可从图中所示的Viscosity下拉列表中，选择piecewise-linear来替代当前的constant(常数)，然后在弹出的对话框中，输入相关的系数即可。 Change/Create:使用户在当前状态下所做的修改生效或创建一种新材料。如果当前名称所指定的材料不存在，则创建它。如果用户修改了材料属性，但没有改变其名称，FLUENT将用修改的属性直接更新材料。 Delete:从当前计算模型的材料清单中删除所选定的材料。 在材料定义完成后，从Fluent中选择File/Write/Case命令，

45、可将当前定义的材料全部保存到案例文件(*.cas)中。8. 设置边界条件Define boundary/1） 压力出口Pressure Inlet Zone Name：设置边界区域的名称。Gauge Total Pressure：设置入流口的总压P0。注意该值是相对于参考压力的相对压力。u Total Tamperature：设置入流口的总温度。该项在用户激活能量模型后才出现。u Supersonic/Initial Gauge Pressure：当进口的局部流动是超音速是，要求用户指定静压。如果流速尾亚音速，FLUENT胡忽略Supersonic/Initial Gauge Pressure

46、而由指定的驻点值来计算。如果你打算使用压力进口边界条件来初始化计算，FLUENT会使用Supersonic/Initial Gauge Pressure与指定的驻点压力，根据等熵关系（对可压流动）或Bernoulli方程（对不可压流动），来计算压力初始值。u Direction Specification Method：指采用什么样的方式来定义流动方向。FLUENT提供了两种方式，Normal To Boundary（流动方向与进口边界垂直）与Direction Vector（方向矢量）。u Coordinate System：指定使用Cartesian（直角坐标系）、Cylindrical（

47、柱坐标系）还是Local Cylindrical（局部柱坐标系）来输入速度值。还选项只有在三维情况下，且将Direction Vector作为Direction Specification Method时才出现。u X，Y，Z-Component of Flow Direction:设置在进口边界上的流动方向。该项当用户将Cartesian作为.Coordinate System r或者系统是二维非轴对称情况时出现·Turbulence Specification Method:指定使用哪种模型来输入湍流参数。FLUENT给出的选项取决于当前使用的湍流模型。在选择了某种湍流模型后，会

48、出现相应的湍流参数项。Turb. Kinetic Energy与Turb. Dissipatian Rate:指定边界上的湍动能k和湍动耗散率。如果用户在还激活了其他计算模型(如多相流模型)，在图中所示的Pressure Inlet一对话框中还会有其他项需要用户输入。2）速度进口Velocity-inlet n Zone Name：设置边界区域的名称。n Velocity Specification Method：设置定义进口速度的方式。FLUENT提供了三种方式让用户定义进口速度：Magnitude and Direction（指定速度大小和方向）、Components（指定速度分量）和Ma

49、gnitude，Normal to Boundary（指定速度大小，方向垂直于边界）。n Reference Frame：说明速度是绝对值还是相对值。选择Absolute表示速度为绝对值；选择Relative to Adjacent Cell Zone表示速度是相对于相邻单元区的值。如果不使用运动参考系，这两个选项的效果一样。n Coordinate System：指定使用Cartesian（直角坐标系）、Cylindrical（柱坐标系）还是Local Cylindrical（局部柱坐标系）来输入速度值。还选项只有在三维情况下，且将Direction Vector作为Direction Sp

50、ecification Method时才出现。n X,Y,Z-Velocity：设置在边界上的速度矢量的分量。该选项只有当用户将Component作为 Velocity Specification Method，且将Cartesian作为Coordinate时才出现。n Radial, Tangential, Axial-Velocity:设置在边界上的速度矢量的分量。该项只有当用户将Components作为Velocity Specification Method.且将Cylindrical或Local Cylindrical作为Coordinate 5ystern时，才出现。n Axial

51、, Radial, Swirl-Velocity:设置在边界上的速度矢量的分量。该项只有对2D轴对称问题才出现。n Angular Velocity:为三维流动指定角速度l·该项只有当将 Components作为Velocity Specification Method，将Cylindrical或Local Cylindrical作为CoordinateSystem 时，才出现。Turbulence Specification Method:指定使用哪种模型来输入湍流参数。FLCTENT给出的选项取决当前使用的湍流模型。在选择了某一选项后，会出现相应的湍流参数项。Turb. Kine

52、tic Energy与Turb。 Dissipation Rate:设置边界上的湍动能k和湍动耗散率。Reynolds-Stress 1Specification Method:决定使用哪种方法来指定边界仁的Reynolds应力。该选项只当用户激活了RSM湍流模型时才出现。此时，用户可以选择K or Turbulence Intensity和Reynold-Stress Components两种方式之一。前一种方式让用户给定湍动能k或湍流强度1，后一种方式是让用户直接输入Reynolds应力的各分量ij。3）质量进口（mass-flow-inlet）l Mass Flow Specificat

53、ion Method：设置定义进口质量流量的方式。FLUENT提供了三种方式让用户自定义进口流量质量，即Mass Flow Rate（进口边界上的质量流量）、Mass Flux（单位面积上的质量流量）和Mass Flux with Average Mass Flux（单位面积上的质量通量及其平均值）。l Mass Flow-Rate：设置进口边界上总的质量流量，默认情况下单位为Kgs。该值被面积除后，得到进口边界上平均分布的单位面积上的质量流量。l Mass Flux：设置单位面积上的质量流量，默认情况下单位为Kgm2·s。这种方式允许边界上不同位置处的质量流量不停同，但需要Prof

54、ile文件来设置变化规律。l Direction Specification Method：指采用什么样的方式来定义流动方向。FLUENT提供了两种方式，Normal To Boundary（流动方向与进口边界垂直）与Direction Vector（方向矢量）。l Reference Frame：说明速度是绝对值还是相对值。选择Absolute表示速度为绝对值；选择Relative to Adjacent Cell Zone表示速度是相对于相邻单元区的值。如果不使用运动参考系，这两个选项的效果一样。l u Coordinate System：指定使用Cartesian（直角坐标系）、Cyli

55、ndrical（柱坐标系）还是Local Cylindrical（局部柱坐标系）来输入速度值。还选项只有在三维情况下，且将Direction Vector作为Direction Specification Method时才出现。l u X，Y，Z-Component of Flow Direction:设置在进口边界上的流动方向。该项当用户将Cartesian作为.Coordinate System r或者系统是二维非轴对称情况时出现·l Turbulence Specification Method:指定使用哪种模型来输入湍流参数。FLUENT给出的选项取决于当前使用的湍流模型。在

56、选择了某种湍流模型后，会出现相应的湍流参数项。l Turb. Kinetic Energy与Turb. Dissipatian Rate:指定边界上的湍动能k和湍动耗散率。 4）压力出口（pressure-outlet）l Gauge：设置出口边界的静压。l Radial Equilibrium Pressure Distribution：打开径向平衡 压力分布。改选项出现于3D轴对称问题中。l Backflow Direction Specification Method：设置定义出口回流方向的方式。FLUENT提供了三种方式，Normal To Boundary（垂直于边界）与Direction Vector（给定方向矢量）和From Neighboring Cell（来自相邻单元）。l Backflow Condition：回流条件包含有总温（对能量计算有效）、湍流系数（对湍流计算有效）、组分质量份额（对组分计算有效）等。l Turbulence Specification Method:指定使用哪种模型来输入湍流参数。FLUENT给出的选项取决于当前使用的湍流模型。在选择了某种湍流模型后，会出现相应的湍流参数项。l lTurb. Kinetic Energy与Turb. Dissipatian Rate:指定边界上的