2023年fluent笔记推荐学习

Discretization离散Nodeva1ues节点值,coarsen粗糙refine细化curvalure曲率,X-

WALLshearStress壁面切应力的X方向。strainrate应变率

1、求解器:(solver)分为分离方式(segeragated)和耦合方式(coupled),耦合方式计

算高速可压流和旋转流动等复杂高

参数问题时比较好，耦合隐式(implicit)耗时短内存大，耦合显式(exp1icit)相反；

2.收敛判据：观测残差曲线。

可以在残差监视器面板中设立ConvergenceCriterion(收敛判据)，比如设为10-

3，则

残差下降到小于10—3时，系统既认为计算已经收敛并同时终止计算。

(2)流场变量不再变化。

有时候不管如何计算，残差都不能降到收敛判据以下。此时可以用品有代表性的流场

变量来判断计算是否已经收敛一一假如流场变量在通过很多次迭代后不再发生变化，就可

以认为计算已经收敛。

(3)总体质量、动量、能量达成平衡。

在FluxReports(通量报告)面板中检查质量、动量、能量和其他变量的总体平衡情

况。

通过计算域的净通量应当小于0.1%。FluxRep。rts(通量报告)面板如图2-17所示，其

启

动方法为：

Report->Fluxes

3.一阶精度与二阶精度：FirsiOderUpwindandSecondOderUpwind(一阶迎风和

二阶迎风)

①一阶耗散性大，有比较严重的抹平现象；稳定性好

②二阶耗散性小，精度高；稳定性较差，需耍减小松弛因子

4.流动模型的选择

①inviscid无粘模型:当粘性对流场影响可以忽略时使用；例如计算升力。

②1aminar层流模型：考虑粘性，且流动类型为层流。

③Spalart-A1Imaras（S-A模型）:单方程模型，合用于翼型、壁面边界层流动，不适

于射流等自由剪切湍流问题。

④k-epsi1on（k-e模型）:

⑴k-e标准模型:高雷诺数湍流，应用广泛,不适于旋转等各向异性较强

的流动。

⑵重整化群RNGk-e模型:低雷诺数湍流，考虑旋转。

⑶可实现性Realizable模型：精度优于前两者,还合用射流，旋流,

边界层，二次流；

慎用，多重参考系和旋转滑移网格等同

时存在静止和旋转流场。

⑤k-omega模型（k-3模型）：（1）k-标准模型:包含包含低雷诺数、剪切流扩

散、可压缩的影响，合用尾迹混合、

混合层、射流、壁面受限制的流动附着边界层湍流和自由剪切流计算。

⑵剪切应力输运模型SSTk-3模型：同时具有k-e模型

和k-3模型的优点，还增长

了横向耗散倒数项合用范围更广如翼型、夸声速带激波等。

⑥ReynoidsStress雷诺应力模型:精度优于上述所有模型，适于强旋流动如龙卷风、燃

烧室，速度慢。

DES（离散涡湍流模型）和LES（大涡模拟）是两个最精细模型，内存大，耗时长。

5.新型求解器选择

PressureBased：重要低速不可压缩流

DensityBased:重要高速可压缩流

注意:在相称大的流动速度范围内，两种求解器都可以用。

6.关于入口湍流参数设立经验性的，影响入口一定范围参数分布

7.OUTFLOW边界条件物理意义为充足发展

8.关于初始化初始化即对流场付初始值,对求解影响比较大，原则是从尽量接近真实值

的部分初始化。

9.对称问题全显示DispayViews...

10.关于合并实体Merge合并虚体转化Convert实体

11.分割面Splitface分割面后，实面转化为虚面，但不影响计算结果。

12.检查网格之后紧接着用Reorder网格：物理意义为重新编号网格和排序，加快计算

速度。

方法:顺次点击GridReorderDomain

13.新型初始化，或高级初始化FMG方法：物理意义FMG方法初始化可以使初始流场

更加合理，减少迭代次数。atPAGE68

方法：控制界面敲击ENTER得到＞键入solve/ini

tialize/set-fmg-initialization敲击ENTER—。。。

。o直到出现enab1eFMGverbose?[no]键入yes—

-ENTER出现＞--输入solve/initia1ize/

fmg-initia1izationENTER出现EnableFMG

initialization?[no]键入yesENTER--

oo««出现〉后继续操作。。。

14.自适应网格技术：即使生成的网格可以随求解过程变动，或者在流动参数变化较大的区

域可以自动加密。非结构网格的自适应

解决很方便,自适应网格成为数值计算中提高计算效率和求解精度的一种重

要手段

15.结构化网格与非结构化网格优缺陷对比：

结构化网格：定义---一一-是网格拓扑相称于矩形域内均匀网格的

网格,

优点是可以方便准确地解决边界条件，计算精度

高，并且可以采用许多高效隐式算法和多重

网格法，计算效率也较高。

缺陷是对复杂外形的网格生成较难，甚至难以实现;即

使生成多块结构网格，块与块之间的

界面解决又十分复杂，因而在使用上受到限制。

非结构化网格：定义-一一-所谓非结构网格就是指这种网格单元和节点彼此

没有固定的规律可循，其节点分布完全

是任意的。又分为宏观非结构网格和微观非结构网格。

优点(1)适合于复杂区域的网格划分，特别

对奇性点的解决很简朴；

(2)其随机的数据结构更易于作网格自适应，以

便更好地捕获流场的物理特性；

缺陷(1)耗机时，特别对于三维

(2)高精度差分格式还重要应用于十分规则

的矩形网格，在非正交网格坐标下，

未必能得到高精度的解。

(3)再次，不能简朴将一些基于结构网格的成熟的

差分格式和高效隐式算法直

接推广应用于非结构网格，比如近似因式分解

格式和交替方向隐式(ADD算法就无法采用。

但现在大多数非结构网格数值解法都是建立在有限无法或有限体积法之上，重

要应用于可压缩流动计算。对于不可压缩

流动计算的应用还比较少，重要因素是不可压缩流动的控制方程中没有压

力对时间的偏导数项，压力耦合的求解比较困难。

16.复杂体或不均匀网格划分技术：--采用splitvolumes即分割体的方法,然后对两个体

分别进行网格划分，但是（曾经碰到）有时候

会出现输入FLUENT之后部分体网格丢失现象，此时需要重新划分网格。（也有也许是盗

版软件的稳定性不好）

17.动画设立:..---顺次点击So1ve—Animate-Define»。,分为

命名，设立每帧图像间隔的时间步长（Time

Step）,Define选择Storagetype

（一般不选第一个），选择DispayType即表现

形式（矢量or函数图形。r云线。。。）

——一-自动弹出下一个对话框一一一你要描述的

变量（速度0r涡量。。。）。

18.正则网格与非正则网格：界面两侧体共用交界面（interface）上的网格，反之则是非

正则网格。

使用非正则网格需要在GAMBIT与FLUENT里面都进行相应

设立,GAMBIT在边界条件里选中两个面设立为interface

FLUENT在Define-Grideinterface分别选中两个面进行数

据传递。

19.网格检查:plane--显示一个平面上的网格;range-显示网格质量标准中某一范围的网格;3

D-element-选择所要显示的网格类型；

Qua1ityType---选择显示网格的质量方面（Equisize—网格偏斜限度;VOLUME

一网格体积；AspectRatio一纵横比;）

拖动Out0rientation下面的坐标条可以显示本地横截面上的网格，从蓝到

红颜色越深质量越差。

20.三维结果显示与分析:三维问题要做一些额外的截面以便进行图形显示与数据分析，方法-

Surface——ISO-Surface….（选择GRID

-坐标轴ISO-Value坐标值命名）

21.辐射传热新概念一一光学厚度：它是选择辐射模型的一个指标，定义介质的吸取系数

a*计算域的特性长度L,aL即光学厚度。

22.辐射模型的选择：（1）光学厚度大于1选择P-1模型;大于3选择P-1模型和Rosseian

d模型；更高的光学厚度选择DTRM模型或DO模型；

光学厚度小于1时选择DTRM或DO模型。值得注意的是DTEM

和DO模型对于任意光学厚度都合用，但计算量大。

具体辐射模型选择参见PAGE122。

23.离散相模型:①合用范围（1）颗粒相的体积分数范围小于10%~12%,（2）不合用于模拟

连续相中颗粒无限期悬浮问题，如搅拌釜,混合器

流化床等。更多其他限制参见Page146.

②调用方法：第一步Define--Models-DiscretePhase...第二步De

fine（注射射流）Injections...（create--选择入射面

入射颗粒参数等）

③显示方法:Dispay-PaticalTracks...

24.非定常问题时间步长的拟定：（特性长度/特性速度）*0.01（or0.1）,时间步长太大

fluent会提醒你，也有人用单元最小长度除以

流场平均速度，在进行左右调节（一般是进行放大）。

25.关于时间步数的拟定:步数=需要计算的时刻/时间步长，比如你想计算一秒时的射流，就用

1秒/timestepsize»假如想看到多个时刻的

流动状况，可以采用File-Autowrite...设立每多少步进行一次保存，从而可以计算多时

刻状态。假如想观测连续时刻的问题，可录制动画。

26.多相流--Mixture混合模型：操作方法:DefinemodiesMutiphase...

①比前面的多了多相流模型的选择，

②多了定义各项Define-—phase…（基本相，第二相，第二项颗粒直

径等;相间的互相作用interaction）

③边界条件的设立：每一个边界除了要对Mixture进行设

立外还要对基本相和其余各相设立（有的边界如oulll0W

可以只对mixture进行设立），其中涉及对非基本相的体积分数

的重要设立。

混合模型的缺陷：在描述产生回流和产生漩涡的地方不好，这时应当采

用欧拉模型进一步求解。

此外注意多相流模型只能使用压力基求解器，具体限制，还要参见P

age174.

27.多相流VOF模型。•。。

28.三种多相流模型和离散相模型的选择原则：

①对于提交积分数小于10%的气泡、液滴。梨子负

载流动，采用离散相模型。

②对于①中超过10%的情况或者离散相混合物，采用混合模

型或欧拉模型。

③对于栓塞流、泡状流，采用VOF模型。

④对于分层/自由面流动，采用VOF模型。

⑤对于气力输运，假如是均匀流，则采用混合模型；假如是粒子

流，则采用欧拉模型。

⑥流化床,采用欧拉模型

⑦泥浆流或水力输运，采用混合模型或欧拉模型。

⑧对于沉降,采用欧拉模型

⑨VOF模型适合于分层的或者表面自由流动，而混合模型和欧拉

模型更适合流动中有

相混合或分离的流动。

⑩列举个模型合用问题:VOF模型:分层流、自由面流动、灌注、晃动、液体中大气泡

运动、水坝决堤时水流、

对喷射衰竭。以及求得任意气-夜分界面的稳态或瞬时

分界面。

Mixture模型：低质量载荷的粒子负载流、气泡流、沉

降、旋风分离器等，以及没有离散相

相对速度的均匀多相流。

欧拉模型:最复杂的多相流模型，气泡流、上浮、颗粒悬浮、以及

流化床等。

29.多相流--Eulerian欧拉模型:实际问题一般先采用mixture模型计算一个近似解

吗，再用欧拉模型得到更精确的解。以避免收敛出现

困难。

操作方法:操作方法和混合模型前面相同，只是在混合模型的

基础上，再重新定义多相流模型为欧拉模型

并进行相见互相作用的设立（也也许保持默认设

立）;另一方面与单向流不同的是欧拉模型需要

多相湍流模型，在本来的湍流模型面板中会

发现多了左下角的多相湍流模型，共有三种可选，

三个选项的物理意义参见pagel85.

30.移动与变形问题

多重参考系的应用:不同之处在于①Gambit中多了连续介质设立（即

边界设立旁边的按钮），

②f1uent中的Zone边界条件也要设立。

操作方法在f1uent边界设立选择区域边界Motion下---M

otionType选择MovingReferenceFrame（即

多重参考系模型）

31.移动与变形问题

SIidingMeshs滑移网格模型:

与多重参考系的区别：①基本求解器为非定

常；

②fluent边界条件设立(环节与28相同)M

otion下MotionType选择MovingMesh。

32.再次关于交界面Interface的链接问题：fluent中交界面链接，创建数据传递，一般在

interfacezonel中选区面积较小的那个，而在

interfacezone2中选择面积较大的那个。

33.Turbu1enceSpecificationMethod湍流定义方法(选择了湍流模型就要在边界

设立中定义湍流)：

①TurbulenceintensityandHydra1icDiameter湍流弓虽度

和水力直径

-一湍流强度I=ul/u2=0.16(Re)i(-l/8)其中u1为脉动速度；u2

为平均速度;Re为以水力直径为特性长度计算的雷诺数。

水力直径口=4*面积/湿周。

②intensityandTurbulence1engthscale湍流强度和湍流尺度

—湍流尺度1=0.07*L，其中1为湍流尺度，L为特性尺寸或水力直径；

③intensityandviscosityratio

粘性比=湍流粘性/层流粘性；湍流粘性v=sqrt(3/2)u*I*l,其中u为

平均速度，I湍流强度，1为湍流长度尺度。

一般取1,10之间，高雷诺数边界层也许在100,1000.

④kandepsiIon

-——--一一湍动能k=3/2*(u*I)2,其中u为平均速度，I为湍流强度。

一一湍动能耗散率e=O(3/4)*kA(3/2)/I,其中C是经验常数0.09,k

为湍动能，1为湍流长度尺度。

34.边界条件使用注意事项：①压力出口，用于指定流动出口的静压，对于有回流的效果也

很好；

②压力远场，用来指定无穷远处来流马赫数等,只能用于可压缩流；

③出流outfl。W,不能用于可压流动，也不能与压力进口边界条

件一起用，用来描述求解前未知的出口边界。

@velocity-inlet速度入口只能合用于不可压缩流。

⑤mass-flow-inlet质量入口,一般只用于可压流。

⑥Outflow出流，不能与压力进口同时用；不能用于可压

缩流；不能用于模拟变密度的非定常流；不能用于

欧拉多相流模型。

35.网格自适应修改--即网格加密:第一步:显示基于单元的温度（或其他变量）分布:Dis

play--Contours--选择要显示的变量Contoursof

--取消NodeVaiues--点击disp1y

第二步：绘制用于改善网格的温度（或其他变

量）的温度梯度图：在Contoursof选择Adaption…和

AdaptionFunction；--取消Options下的NodeVa1

ues;--点击Disply.

第三步：标出需要改善的单元：取消0pti。ns

中的AutoRange;-在Min中输入最小梯度值（可取0.01）

--Dispay.

第四步:网格改善：Adapt—Gradient选择Grad

ientoftemperature（需要细化的变量）

取消Options下的Coarsen选项;—点击compute;—输入

RefineThreshold细化阈值;--点击manage

弹出对话框；点击Adapt点击yes表达批准细化网

格。完毕。

36.注意：对于马赫数大于0.1的；流动应当是工作压强为零,因素待解释。

37.注意：对于外部绕流，选择粘性比在0-10之间。

38.模拟水流在冲击作用下引起气泡过程应使用非定常方法，多相流混合模型。

39.对于贴近避免附近的流动，采用非平衡壁面函数（Non-equi1ibriumwa11funct

ions）时运用标准的K-e模型进行数值模拟计算式很有效的。

40.由此来看，判断是否收敛并不是严格根据残差的走向而定的。可以选定流场中具有特性

意义的点，

监测其速度，压力,温度等的变化情况。假如变化很小，符合你的规定,即可认为是收敛了。

一般来说，压力的收敛相对比较慢一些的。残差的大小不能决定是否收敛,我在用FLUENT

计算时，多采用监测一个面的速度（或者是压力、

紊动能等参数）基本上不随着计算时间的推移而变化，就认为基本达成收敛.

41.残差在较高位震荡，需要检查边界条件是否合理，另一方面检查初始条件是否合适，比如

在有激波的

流场，初始条件不合适,会带来流场的震荡。有时流场也许有分离或者回流，这自身是非定常

现象，

计算时残差会在一定限度上发生震荡，这时假如进出口流量是否达成稳定平衡，也可以认

为流场收敛了

（前提是要消除其他不合理因数）。此外Fluent缺损地采用多重网格，在计算后期，将

多重网格设立

为零可以避免一些波长的残差在细网格上发生震荡。

42.用右键点击显示的图形的边框，点击copytoclipboard,然后就可以粘贴到别的

地方去了。

直接这样的话是黑色背景的图片，要是想要白的色背景的图片，先点击PageSetup在弹

出的对话框

中选中ReverseForeground0rientation,然后再copytoclipboard就可了。在

PageSetup对话框里尚有其他选项可以设立，大家可以试一试。

43.不懂

SIMPLE与SIMPLEC比较

在FLUENT中,可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC（SIMPLE-Consistent）算法，默

认是SIMPLE算法,但是对于许多问题假如使用SIMPLEC也许会得到更好的结果，

特别是可以应用增长的亚松驰迭代时，具体介绍如下。

对于相对简朴的问题（如：没有附加模型激活的层流流动），

其收敛性已经被压力速度耦合