fluent全攻略(探索阶段)

GAMBIT使用说明
GAMBIT是使用FLUENT进行计算的第一个步骤。

在GAMBIT 中我们将完成对计算模型的基本定义和初始化，并输出初始化结果供FLUENT的计算需要。

以下是使用GAMBIT的基本步骤。

1．1定义模型的基本几何形状
如左图所示的按钮就是用于构造模型的基本几何形状的。

当按下这个按钮时，将出现
如下5个按钮，它们分别是用以定义点、线、面、体的几何形状的。

值得注意的是我们定义这些基本的几何元素的一般是依照以下的顺序：
点——线（两点确定一线）——面（3线以上确定一面）——体（3面以上确定体）对各种几何元素的操作基本方式是：首先选中所要进行的操作，再定义完成操作所要的其他元素，作后点“APPL Y”按钮完成操作。

以下不一一重复。

下面我们分别介绍各个几何元素的确定方法：
1．1．1点的操作
对点的操作在按下点操作按钮后进行（其他几何元素的操作也是这样）。

点有以下几种主要操作
定义点的位置按钮，按下后出现下面对话框
Coordinate Sys.：用以选择已有坐标系中进行当前操
作的坐标系
Type：可以选择3种相对坐标系为当前坐标系：笛卡
儿坐标、柱坐标、球坐标。

以下通过在Global 中直接输入点的x、y、z值定义点，
注意这里的坐标值是绝对坐标值，而Local中输入的是相
对坐标值，一般我们使用绝对坐标值。

Label:为所定义的点命名。

在完成以上定义后就可以通过进行这个点
的定义，同时屏幕左半部的绘图区中将出现被定义的点。

用关闭此对话框。

查看所有点的几何参数按钮（在以后的操作中也可以查看其他元素的几何参数）
在Vertices栏中选择被查询的点，有两种选择方式（其他几
何元素的选择与此类似）：
①按住shift键的同时用鼠标左键取点
②点按钮，选择查询点
选择后进行“APPLY”完成操作，可在屏幕左下角Transcript框中看查询结果。

1．1．2线的操作
线操作按钮下面介绍主要的几种线操作
定义直线按钮
定义直线的前提是有两个点，两点确定一条直线。

在
GAMBIT中仅能由点来定义直线，不能直接定义直线。

定义的步骤为：
①激活Vertices对话框，选择两个点，选择的方法与
上文所述一致；
②在Label对话框中为所画直线命名；
③点“APPLY”。

直线的打断按钮
我们常常遇到这样的情况，需要将已经画好的边切割成好几部分，对其性质分别定义。

这样，就必须进行直线的切割操作。

操作步骤：
①激活Edge对话框，选择所要切割的边
②激活Split with对话框选择切割元素：point；vertex；edge三种
③应用，对所选直线进行切割
操作对话框如下图所示：
的用法与点的操作类似。

1．1．3面的操作
面的定义，面的定义有两种方法：①通过边来确定面；②直接用几何尺寸进行面的定义（仅适用于矩形平面）。

比较两种矩形的生成方法，直接形成矩形的办法比较直接，但是无法对其边等更小的几何元素的性质进行定义。

①通过已有的边来确定平面，3条以上的直线就可以确定平面定义。

平面的方法与直线的定义方法类似：先选择直线，在按“apply”按钮。

值得注意的问题是，定义对话框中有以下这种选项，用以定义平面的性质，所选择的性质必须与构成这个平面的直线的性质一致，否则将发生错误，平面不能生成。

②直接定义平面的按钮。

注意它只能用于直接定义矩形平面。

这种方法生成的矩形的有一个定点固定在（0，0，0）坐标原点。

在如作图所示的操作界面中给出所绘矩形的长和宽；在
激活Direction按钮后可以选择x，y坐标的正负；最后应用
一次即可绘出所需的矩形。

平面的合并按钮
这个按钮的作用是将多个平面合并成为一个。

在激活Faces对话框后，选择2个以上需要合并的平面。

注意Retain选择按钮，按下这个按钮可以保持原来的多
个平面；如果没有按下这个按钮，所选的多个平面将合并为
一个新的平面，同时，自动删除原有平面。

以下是一个简单的例子：
图1 图2 图3 图1为需要合并的平面；图2为没有选择Retain 的合并结果；图3为选择了Retain的合并结果。

平面切割按钮
这个按钮的功能是用一个平面对另一个平面进行切割。

操作步骤：
①在Face中栏选择被切割的平面
②在Split With Face中选择切割的平面
③注意按钮Retain的用法（类似于平面的合并）
选择Retain:切割后仍然保留切割平面；反之，切割平
面将消失。

④应用切割，完成后被切割平面将不存在
以下是一个例子：
图1 图2
图1：原来的平面，如果我们选择三角形平面为被切割平面，正方形平面为切割平面
图2：没有选择Retain，正方形平面消失，三角形平面被切割为两个新的平面，
原来的三角形平面也消失
图3：选择Retain，切割平面保
留
图3
定义模型的基本几何形状——网格划分
1．2 网格的划分
在定义完基本的几何形体之后，我们所要进行的工作就是网格划分。

划分的顺序应当是：线划分——平面划分——体划分——多体划分。

网格划分的原则是：变化剧烈的部分计量使网格细化。

网格的划分很有可能影响迭代结果的准确性。

1．2．1 线的划分
线的划分按钮
线的划分操作中有以下主要操作：
建立网格按钮
操作步骤：
①选择要划分的边；
②在Type对话框中可以选择不同的划分形式，我们选择等比划分（Successive ratio）；
③在ratio中设定网格间距的比例，如果选择Double side 按钮即可分别设定从两端向中间的间距比例；
④在Spacing对话框中设定网格数量，选择Internal count直接设定网格数量
⑤应用，完成对直线的网格划分
面划分对话框
线划分对话框
注意：一般来说，矩形网格的细长比不要超过5。

1．2．2面的划分
面划分按钮
面的划分是在线划分的基础上完成的。

步骤如下：
①选择被划分的平面
②在Elements中选择划分单元：四边形或三角形和两者的结合；其中三角形是适应性较好的划分单元
③应用，划分
以下是分别用四边形和三角形划分的结果的例子：
1．2．3体的划分
体的划分按钮
定义几何形状——网格划分——分区
1．3分区
分区按钮
定义几何形体不同部分的边界性质和基本物理性质。

注意在进行以下操作前一定要在
工具栏中选择solver求解器中的fluent5选项。

共有以下两种操作：
边界定义按钮
①在entity对话框中选择要定义的几何实体类型：groups，
faces，edges；
②选择要定义的具体对象，同类对象可以一次定义；
③在name对话框中给定义的边界命名
④在type对话框中选择边界性质：wall，outflow，inlet
等等，根据问题的实际情况选择
⑤应用，完成定义，已经定义的边界可一在对话框的name
－type列表中看到
定义连续介质性质
与边界的定义方法类似
步骤：①选择实体类型，选择操作对象
②在type中选择介质类型：fluid，solid
③应用，完成定义
1．4文件的输出
在完成以上几何模型的描述后GAMBIT中的工作基本完成。

接下来将文件保存为.dbs文件；然后在用FILE中的export输出mesh（fluent5可以读取的.msh文件）即可。

如此这般，GAMBIT中的工作大功告成，还有一点，退出GAMBIT最好从文件中的EXIT退出。

Fluent使用说明
在用gambit描述完模型的基本情况后，就应该用fluent进行数值解了。

基本步骤如下：1．读入模型
1．1 打开fluent5.5，首先弹出一个对话框，如下图所示：
其中的dp代表double-precision
选择你所需要的版本后run即可进入
fluent工组区，有点像matlab的界面。

1. 2 file >read>case读入用gambit中描述的所要解模型的几何工况。

1．3 grid>check用来检测所描述工况是否合理。

当然也可以直接在工作区键入grid check
1. 4 你可以display->grid来看gambit描述的结果，如果你对gambit所画的计算对象的图形比较熟悉，这一步可以跳过。

2.在读入模型之后，就可以对所读入的基本模型进行进一步的定义
2. 1 模型的定义。

2.1.1定义所选用的各个基本量的单位
define->units进行设定.
2．1．2 定义计算所选用的数学模型： define->models->solver 这时可以看到一个对话框，如下图所示，
segregated 和coupled ：一般
segregate 对fuent 是默认的，并且在选择segrenated 时，求解时只能是隐式形式差分方程。

在1.1选择2d 版本的前提下，这时你有三种选择，2d ，axisymmetric （轴对称），Axisymmetric Swirl （轴对称涡流）。

这三种的区别？
2．1．3定义是否进行能量计算。

define->models->energy 在所要求解的问题和能量或者热传导相关的时候，请选择这一项。

2.1.4 由实际情况决定粘性模型的形式
define->models->viscous 如图所示，由实际的情况来决定选取那种模型。

（如何选取湍流模型的几种计算方法?不同湍流模型还需要进一步的学习） 2.1.4.1 Model
the Spalart-Allmaras 模型
k-e 模型:
the Standard k-epsilon 模型
:
图2-1-2 图2-1-3
2.1.4．2 Model Constants
另外需要说明的一点是，对于大多数情况来说，Energy Prandtl Number 取0.9，而不是默认值0.85。

2.1.4.3 Option
对于我们空调领域来说，
option 中的viscous heating 由于流体速度不是太高，可以不考虑。

对于k －epsilon 或者Reynolds stress 模型，如果需要考虑重力加
速度的影响，则应选中
option 中的full Bouyancy Effects 。

因此，对于一般的空调中的非等温问题这一项应该选中。

2．2 定义材料的特性
define->material 可以看到右边的对话框： 这一项其实意义并不是很大，他只是给后面的boundary condition 中加载材料的类型，在这加载的东西就提供了boundary condition 中可供选择的材料类型。

其中的name 或者 Chemical 也同样是用在boundary condition 中的，在这儿creat 几个material ，则在boundary conditon 就有几种被name Chemical formula 标示了的材料。

（这段话说得含糊不清，以后用例子解释）。

2.2.1
可以在选取流体的物性参数.
注意一般不要选择Chemical Formula.
通常材料类型只有fluid 和solid 两种,如果要选择混合物mixture 必须先在前面进行spieces 定义.
2.3 定义计算背景情况
define->operating condition
这儿应该注意重力加速度的方向（正负号的取法），注意一般在空调相应计算中specified operating density 应该选中，然后填写相应的空气密度（大多数情况为默认即可）。

2.4 定义边界条件
define->boundary condition
图2-2 图2-1-3
这一步相对来说比较重要。

见下对话框：
顺便说一下在这里可以改动gambit中定义过
的边的类型。

可以通过
下面的set按扭来描述边界条件，或者直接双
击右边相应的type。

这时弹出另外一个对话框,在
里面进行相应的设置.
如果边界条件是比较复杂的函数，这时就需要
调用编写好的c程序。

如果编写c程序这步还没有做
的话，请先写一个c语言程序，然后define－》
user define－》function－>interpreted，然后
把你写的c语言文件调入，这时你再点击刚才的set
按钮，这时就会发现需要定义的每项的后面的下拉
菜单中不象刚才一样只是干巴巴的constant，选择
需要定义的参数即可。

不过应该注意的是你不能在这把你所选的区
域定义成一个周期类型,因为周期类型的边界条件
还受其它因素的制约.为了创建周期性边界条件,
请按以下步骤设置:
grid->modify->zones->make->periodic
其中具体操作如果以后用到的话可以查找help文件.
一个小问题：mass flow inlet是指流体整体的情况，而velocity inlet则可以给出一个速度分布来。

3．在定义完成后，就可以进行求解的过程了
3．1求解控制板
solve－>control—>solution
左边的equation中的列项和前面models
中的定义有关。

右上方的under－relaxation factor不知
道是什么因子，松弛因子？
右下方是各个量离散化的方法。

solve－>control—>mutigrid
solve－>control—>limits
在这个对话框中可以设定所求量的上下限，通过设定这个可以改善解的稳定性。

注意：一般情况下没有必要改变默认值。

3．2初始化
solve－>initialize
3．3关于监测器的设置.(用来观测迭
代过程各个变量的残差的)
3．３．1 Residual Monitors Panel
Solve－＞Monitors－＞Residual
在这个对话框,其它没什么好说的,比
较重要的是设定收敛的判据,双击右边对
话框中的convergence Ctiterion项中的要
修改项的数字即可,看到弹出一个Residual
Monitors Setting Panel,然后进行修改即可.
当然有时你可能觉得有些变量的残差没有
必要看,这是你可以把monitor中的yes变
为no,方法是点击要修改项的monitor框中
的yes,他便会变成no,同样也可以打开某
个物理量残差的监视器.
另外如果你觉得监视器的坐标或者曲
线不太合理时,你可以点击plotting项中的
axes和curves按钮.
3.3.2 Statistic Monitors Panel
Solve－＞Monitors－＞Statistic
这主要用于充分发展的周期性流动压力梯度的检测和整体的温度梯度的检测中,还可以用来观测非稳态问题中的流体的各量在不同时间中的分布.
3.4最后的工作就是设定迭代的一些参数了
如图所示,最上面一项是迭代的次数的设
定,不过好像这是应该剩余的迭代次数,比如在
迭代的过程中,你如果暂时停止迭代,然后改变
这一项的数值,计算机就会接着刚才的结果再
迭代第二次设定的数值次.
Reporting interval 这一项没什么,如果你
的眼睛不累的话,就设为1吧.
第三项目前好像还用不到那么高级的东
西?
设定好这些之后,如果不放心的话,可以先
apply,待检查完,发现没有错误之后再iterate,如果可以马上迭代的话,那就直接按iterate就行了.
如果到了你设定的迭代次数还没有收敛的话,可以将设定的迭代次数变大点,等到收敛之后,然后就可以看运行的结果了.如果不管怎么都不能收敛的话,应该从那方面找原因?
4.查看结果
4.1 查看网格的情况
Display－>grid
你可以看点线面等的各种情况。

Feature Angle 是什么意思？
4．2 计算各物理量的等量线图
Display－>Coutours
在左侧你可以选用不同的等量线的表现形式，右侧
是你要选择描绘的物理量，
4．3如果你想看一下速度矢量图的话，请接着往下看
5．修改网格
adapt－>volume
如果运算结果收敛的不好的话，
这时可修改一下网格。

这时你可以看
见左图，其中上面一行的min和max
是不可修改的，显示的是当前网格的
情况。

下面一行的max volume 表示
单元的体积的上限，所有大于这个体
积数的单元都将被修改。

如果选择
change的话，情况类似。

Quick格式不太稳定，所以动量方程一般采用二阶离散格式；
对K-e中的湍流动能K和湍流能量耗散律e一般选一阶展开；
能量方程一般采用二阶占开；
对于非定常流动一般采用PICO
压力为Bodyforce
Patch是赋初场，给一些初始条件等，局部区域定义的值与全场的值不同时（例如源项）用；Surface monitors：监控某一点随时间的变化；
Adept：调整网格
Display/path lines ：显示迹线
/particle track 两相流
colour map：选颜色，例如选灰黑色便于黑白打印。

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