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介绍计算流体力学通用软件——Fluent

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介绍计算流体力学通用软件——

Fluent

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FLUENT软件简介

FLUENT软件简介

FLUENT软件简介

FLUENT软件简介

FLUENT软件产品特点及功能简介

FLUENT简介

在过去的⼆⼗多年间,FLUENT已成为了全球领先的商⽤流体分析软件,它采⽤流体动⼒学(CFD)的数值模拟技术,为全球范围内的各个⾏业的⼯程师提供流体问题的解决⽅案,是当今全球应⽤范围最⼴泛,功能强⼤的商业CFD软件。

FLUENT——值得信赖的CFD软件

想起CFD,⼈们总会想起FLUENT,丰富的物理模型使其应⽤⼴泛,从机翼空⽓流动到熔炉燃烧,从⿎泡塔到玻璃制造,从⾎液流动到半导体⽣产,从洁净室到污⽔处理⼯⼚的设计,另外软件强⼤的模拟能⼒还扩展了在旋转机械,⽓动噪声,内燃机和多相流系统等领域的应⽤。今天,全球数以千计的公司得益于FLUENT的这⼀⼯程设计与分析软件,它在多物理场⽅⾯的模拟能⼒使其应⽤范围⾮常⼴泛,是⽬前功能最全的CFD软件。

FLUENT因其⽤户界⾯友好,算法健壮,新⽤户容易上⼿等优点⼀直在⽤户中有着良好的⼝碑。长期以来,功能强⼤的模块,易⽤性和专业的技术⽀持所有这些因素使得FLUENT成为企业选择CFD软件时的⾸选。

FLUENT——⽹格技术,数值技术,并⾏计算

计算⽹格是任何CFD计算的核⼼,它通常把计算域划分为⼏千甚⾄⼏百万个单元,在单元上计算并存储求解变

量,FLUENT使⽤⾮结构化⽹格技术,这就意味着可以有各种各样的⽹格单元:⼆维的四边形和三⾓形单元,三维的四⾯体核⼼单元、六⾯体核⼼单元、棱柱和多⾯体单元。这些⽹格可以使⽤FLUENT的前处理软件AnsysMeshing⾃动⽣成,也可以选择在ICEM CFD⼯具中⽣成。

FLUENT 软件简介

FLUENT 软件简介
FLUENT求解器: 求解器: 求解器 (1)FLUENT2D——二维单精度求解器; (2)FLUENT3D——三维单精度求解器; (3)FLUENT2ddp——二维双精度求解器; (4)FLUENT 3ddp——三维双精度求解器。
发动机子模型介绍: 1.喷雾模型
Fluent软件中对喷雾这类气液两相流问题的模拟主要 采用其自带的离散相模型(DPM——Discrete Phase Model)。Fluent提供了如5个喷嘴模型:
语言及接口
☆ FLUENT软件提供了友好的用户界面,并为用户提供了二 次开发接口(UDF),可以接口的程序包括:ANSYS,I-DEAS, NASTRAN,PATRAN等。 ☆ FLUENT软件采用C/C++语言编写,从而大大提高了对计算 机内存的利用率。
FLUENT动网格
FLUENT软件可以采用三角形、四边形、四面体、六面体及其混合网格。计 算二维和三维流动问题,在计算过程中,网格可以自适应调整。
弹簧近似光滑法将任意两网格节点之间的连线理想地看成一条弹簧, 并通过近似弹簧的压缩或拉伸实现网格和计算域的改变。该方法网格 拓扑不变,无需网格的插值处理,对结构化(四边形、六面体)和非 结构化(三角形、四面体)网格同样适用。但不适合于大变形情况, 当计算区域变形较大时,变形后的网格质量变差,严重影响计算精度。 动态分层法在运动边界相邻处根据运动规律动态增加或减少网格层 数,以此来更新变形区域的网格。该方法适用于结构化网格,通过设 置适当的分层和缩减系数,更新后的网格依然为较为均匀的结构化网 格,对计算精度影响较小。对于运动域具有多自由度和任意变形情况, 该方法处理起来非常困难。 网格重生方法在整个网格更新区域内依据设定的最大和最小网格尺 寸判断需要进行网格重生的网格,并依据设置的更新频率进行网格重 生处理。该方法适用于非结构化网格,能够较好的应用于任意变形的 计算区域处理。

fluent软件介绍

fluent软件介绍

Fluent软件简介

想起CFD,人们总会想起FLUENT,丰富的物理模型使其应用广泛,从机翼空气流动到熔炉燃烧,从鼓泡塔到玻璃制造,从血液流动到半导体生产,从洁净室到污水处理工厂的设计,另外软件强大的模拟能力还扩展了在旋转机械,气动噪声,内燃机和多相流系统等领域的应用。今天,全球数以千计的公司得益于FLUENT的这一工程设计与分析软件,它在多物理场方面的模拟能力使其应用范围非常广泛,是目前功能最全的CFD软件。

FLUENT因其用户界面友好,算法健壮,新用户容易上手等优点一直在用户中有着良好的口碑。长期以来,功能强大的模块,易用性和专业的技术支持所有这些因素使得FLUENT受到企业的青睐。

网格技术,数值技术,并行计算

计算网格是任何CFD(Computational Fluid Dynamics, 即计算流体动力学)计算的核心,它通常把计算域划分为几千甚至几百万个单元,在单元上计算并存储求解变量,FLUENT使用非结构化网格技术,这就意味着可以有各种各样的网格单元:二维的四边形和三角形单元,三维的四面体核心单元、六面体核心单元、棱柱和多面体单元。这些网格可以使用FLUENT的前处理软件GAMBIT自动生成,也可以选择在ICEM CFD工具中生成。

在目前的CFD市场, FLUENT以其在非结构网格的基础上提供丰富物理模型而著称,久经考验的数值算法和鲁棒性极好的求解器保证了计算结果的精度,新的NITA算法大大减少了求解瞬态问题的所需时间,成熟的并行计算能力适用于NT,Linux或Unix 平台,而且既适用单机的多处理器又适用网络联接的多台机器。动态加载平衡功能自动监测并分析并行性能,通过调整各处理器间的网格分配平衡各CPU的计算负载。

FLUENT软件介绍文稿

FLUENT软件介绍文稿

FLUENT软件介绍文稿

第十一小组

第一章 Fluent软件介绍

FLUENT软件是目前市场上最流行的CFD软件,它在美国的市场占有率达到60%。FLUENT在中国也是得到最广泛使用的CFD软件。它用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。

1.1fluent软件基本情况

1.1.1 fluent软件网格划分技术

在使用商用CFD软件的工作中,网格划分需要的时间长,其能力的高低是决定了工作效率。FLUENT软件采用非结构网格与适应性网格相结合的方式进行网格划分。与结构化网格和分块结构网格相比,非结构网格划分便于处理复杂外形的网格划分,而适应性网格则便于计算流场参数变化剧烈、梯度很大的流动,同时这种划分方式也便于网格的细化或粗化,使得网格划分更加灵活、简便。它可以划分二维的三角形和四边形网格,三维的四面体网格、六面体网格、金字塔型网格、楔型网格以及由上述网格类型构成的混合型网格。

fluent软件基本组成

Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD求解

Fidap 基于有限元方法的通用CFD求解器

Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD求解器

Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD软件

Icepak 专用的热控分析CFD软件

1.1.3 fluent适用领域

(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)无粘流、层流和湍流

(5)顿、非牛顿流体流动

(6)对流传热包括自然对流和强迫对流

FLUENT软件简单介绍

FLUENT软件简单介绍

FLUENT软件简单介绍

FLUENT是一种流体力学仿真软件,由美国ANSYS公司开发。它提供

了先进的流体流动和传热分析功能,广泛应用于各个领域,包括汽车工业、航空航天、能源和环境等。FLUENT的主要功能包括流体流动分析、传热

分析、压力分析以及结构力学分析等,可以帮助工程师和设计师进行流体

流动问题的解决和优化,提高产品设计的效率和性能。

FLUENT的用户界面简洁直观,提供了丰富的前后处理工具和可视化

功能,使用户能够方便地设置仿真模型、设定边界条件、运行仿真计算,

并对结果进行分析和展示。FLUENT支持多种模型和求解方法的选择,用

户可以根据具体需求来选择适合的方法来进行仿真计算。此外,FLUENT

还提供了丰富的物性数据和材料模型库,用于模拟不同流体和材料的性质

和行为。

FLUENT的应用领域非常广泛。在汽车工业中,FLUENT可以模拟车辆

的气动特性和燃烧过程,用于改善车辆的空气动力性能和燃烧效率。在航

空航天领域,FLUENT可以仿真飞机的气动力学表现和燃烧过程,用于改

善飞机的飞行性能和燃烧效率。在能源领域,FLUENT可以模拟电站的热

力循环和传热过程,用于提高电力发电效率。在环境领域,FLUENT可以

模拟气候变化、水质污染和废气排放等问题,用于评估和优化环境影响。

总之,FLUENT是一款功能强大的流体力学仿真软件,提供了先进的

流体流动和传热分析功能。它在各个领域都有广泛的应用,可以帮助工程

师和设计师解决复杂的流体流动问题和优化产品设计。通过使用FLUENT,可以提高工程设计的效率和性能,降低开发成本和风险,推动科技进步和

FLUENT软件简介

FLUENT软件简介

FLUENT软件包简介

FLUENT通用CFD软件包,用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型,使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。

FLUENT软件具有以下特点:

☆FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法,而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法;

☆定常/非定常流动模拟,而且新增快速非定常模拟功能;

☆FLUENT软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题,用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件,余下的网格变化完全由解算器自动生成。网格变形方式有三种:弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的,而且用途广泛,可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题;

☆FLUENT软件具有强大的网格支持能力,支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是,FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术;☆FLUENT软件包含三种算法:非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法,是商用软件中最多的;

☆FLUENT软件包含丰富而先进的物理模型,使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型;

介绍计算流体力学通用软件——Fluent

介绍计算流体力学通用软件——Fluent

介绍计算流体力学通用软件——Fluent

介绍计算流体力学通用软件——Fluent

计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是一门综合了流体力学、计算数学和计算机科学等多学

科知识的交叉学科。CFD软件被广泛应用于工程领域,可用于

模拟和分析各种流体现象。其中,Fluent是一款被广泛使用

的计算流体力学通用软件,本文将对其进行详细介绍。

一、Fluent软件的简介

Fluent是美国ANSYS公司推出的一款流体力学仿真软件,已

经成为了全球工程仿真界最为流行的工具之一。该软件内置了丰富的求解器和算法库,可用于模拟包括传热、流动、多相流、反应等在内的各种物理现象。Fluent具有综合性、灵活性和

高精度的特点,能够支持各类工程问题的模拟与分析。

二、Fluent软件的功能特点

1. 多物理场耦合模拟能力:Fluent支持多物理场的耦合模拟,如流体力学、传热、化学反应等。用户可以方便地将多个模拟场景进行耦合,实现真实物理现象的模拟和分析。

2. 多尺度模拟能力:Fluent可实现多尺度模拟和跨尺度传递

分析,从宏观到微观的全过程仿真。这使得用户可以更全面地了解系统的行为和特性。

3. 自由表面流模拟:Fluent具备出色的自由表面流模拟能力,可以模拟液体与气体之间的界面行为。在船舶、液相冷却器等领域得到了广泛应用。

4. 求解器丰富:Fluent内置了多种求解器和前处理器,可适

应不同问题的求解和分析需求。用户可根据具体问题选择合适的求解器,提高仿真效率和精度。

5. 高精度的算法库:Fluent拥有精确可靠的数值方法和算法库,可以满足不同工程问题的精度要求。其算法被广泛验证和应用,可保证结果的准确性。

FLUENT软件介绍文稿

FLUENT软件介绍文稿

FLUENT软件介绍文稿

第十一小组

第一章Fluent软件介绍FLUENT软件是目前市场上最流行的CFD软件,它在美国的市场占有率达到60%。FLUENT在中国也是得到最广泛使用的CFD软件。它用数值方法模拟一个流场包括网格划分、选择计算方法、选择物理模型、设定边界条件、设定材料属性和对计算结果进行后处理几大部分。

1.1fluent软件基本情况

1.1.1 fluent软件网格划分技术

在使用商用CFD软件的工作中,网格划分需要的时间长,其能力的高低是决定了工作效率。FLUENT软件采用非结构网格与适应性网格相结合的方式进行网格划分。与结构化网格和分块结构网格相比,非结构网格划分便于处理复杂外形的网格划分,而适应性网格则便于计算流场参数变化剧烈、梯度很大的流动,同时这种划分方式也便于网格的细化或粗化,使得网格划分更加灵活、简便。它可以划分二维的三角形和四边形网格,三维的四面体网格、六面体网格、金字塔型网格、楔型网格以及由上述网格类型构成的混合型网格。

1.1.2 fluent软件基本组成

理gambit 软

件Fluent6.0

Fluent5.5&4.5

Fidap

Polyflow

Gambit 前处理器(几何网格的生成)

Fluent4.5 基于结构化网格的通用CFD求解器

Fluent6.0 基于非结构化网格的通用CFD求解

Fidap 基于有限元方法的通用CFD求解器

Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD求解器

Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD软件

Icepak 专用的热控分析CFD软件1.1.3 fluent适用领域

fluent 参考值

fluent 参考值

fluent 参考值

摘要:

一、引言

二、Fluent软件介绍

三、Fluent参考值的作用

四、Fluent参考值的设置与调整

五、Fluent参考值在实际工程中的应用

六、总结

正文:

一、引言

Fluent是一款广泛应用于流体动力学仿真分析的软件,通过模拟流体流动、传热和化学反应等过程,为工程设计和优化提供有力支持。在Fluent中,参考值是一个重要的参数设置,影响着仿真结果的准确性和可靠性。本文将详细介绍Fluent参考值的概念、作用以及设置与调整方法,并通过实际工程案例分析,阐述Fluent参考值在工程应用中的关键作用。

二、Fluent软件介绍

Fluent软件由美国ANSYS公司开发,是一款功能强大的流体动力学仿真分析软件。它采用有限体积法求解Navier-Stokes方程和能量方程,可以模拟多种流体流动、传热和化学反应等过程,适用于航空航天、汽车制造、能源化工等众多领域。

三、Fluent参考值的作用

Fluent参考值是用户在模拟过程中为某些变量设置的一个参考数值,它会影响到仿真结果的计算和收敛。合理的参考值设置有助于提高仿真精度和可靠性,避免不必要的仿真迭代和时间浪费。

四、Fluent参考值的设置与调整

1.选择合适的参考值类型:Fluent提供了多种参考值类型,如壁面参考值、流体属性参考值和边界条件参考值等。用户需要根据实际问题选择合适的参考值类型。

2.设置参考值:在Fluent的参数设置对话框中,用户可以输入参考值的具体数值。对于某些参数,如压力、温度等,还可以设置参考值类型,如恒定、周期等。

Fluent软件的介绍

Fluent软件的介绍

第一章Fluent 软件的介绍

fluent 软件的组成:

软件功能介绍:

GAMBIT 专用的CFD 前置处理器(几何/网格生成) Fluent4。5 基于结构化网格的通用CFD 求解器 Fluent6。0 基于非结构化网格的通用CFD 求解器 Fidap 基于有限元方法的通用CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专用CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专用CFD 软件 Icepak

专用的热控分析CFD 软件

软件安装步骤:

step 1:首先安装exceed软件,推荐是exceed6。2版本,再装exceed3d,按提示步骤完成即可,提问设定密码等,可忽略或随便填写。

step 2:点击gambit文件夹的setup.exe,按步骤安装;

step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下;

step 4:安装完之后,把x:\FLUENT。INC\ntbin\ntx86\gambit。exe命令符拖到桌面(x 为安装的盘符);

step 5: 点击fluent源文件夹的setup。exe,按步骤安装;

step 6: 从程序里找到fluent应用程序,发到桌面上.

注:安装可能出现的几个问题:

1.出错信息“unable find/open license.dat”,第三步没执行;

2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*。lok文件,下次使用不能打开该工作文件时,进入x:\FLUENT。INC\ntbin\ntx86\,把*。lok文件删除即可;

fluent计算流体力学

fluent计算流体力学

fluent计算流体力学

(原创版)

目录

1.Fluent 软件介绍

2.Fluent 计算流体力学的原理

3.Fluent 在计算流体力学中的应用实例

4.Fluent 计算流体力学的优势和局限性

5.结论

正文

一、Fluent 软件介绍

Fluent 是一款由美国 CFD 公司(Computational Fluid Dynamics)开发的计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称 CFD)软件。该软件广泛应用于工程领域,如航空航天、汽车制造、能源生产等,以模拟和分析流体流动现象。Fluent 通过计算机模拟流体的运动,可以预测流体在不同条件下的行为,为用户提供优化设计的依据。

二、Fluent 计算流体力学的原理

Fluent 基于计算流体力学的原理,采用有限体积法(Finite Volume Method,简称 FVM)对流体进行离散化处理。在 Fluent 中,流体被划分为无数个小的体积单元,通过对每个体积单元内的流体物理量(如速度、压力、密度等)进行积分,可以得到整个流体的运动状态。这样的计算方法可以克服传统计算流体力学中的复杂数学方程,使问题变得易于求解。

三、Fluent 在计算流体力学中的应用实例

Fluent 在计算流体力学中有广泛的应用,以下是几个具体的实例:

1.飞机翼型优化:Fluent 可以用于分析飞机翼型在不同速度下的气

流分布,为飞机设计师提供优化设计的依据。

2.汽车尾气排放:Fluent 可以模拟汽车尾气的流动过程,帮助汽车制造商优化排气系统,降低尾气排放。

fluent简介

fluent简介
括:ANSYS, I-DEAS, NASTRAN,PATRAN 等
GAMBIT 设置几何形状 生成 2D 或 3D 网格
几何形状或 网格
其它软件包,如 CAD,CAE 等
prePDF PDF 查表
2D 或 3D 网格 FLUENT
PDF 程序
网格输入及调整 物理模型 边界条件 流体物性确定 计算 结果后处理
扩散通量。方程右边前三项分别为导热项,组分扩散项和粘性耗散项。 S h 是包括化学反应
5
热和其它体积热源的源项。其中,
E
=
h−
p
+
u
2 i
2-7
ρ2
对 于 理 想 气 体 , 焓 定 义 为 : h = ∑ m j′h j′ ; 对 于 不 可 压 缩 气 体 , 焓 定 义 为 : j′
h
=
∑ m j′h j′
FLUENT 程序启动方法
1, WINDOEWS NT 下,点击 FLUENT5。 2, 在 MS-DOS 下,键入命令。 FLUENT 2D/3D/2ddp/3ddp。平行计算命令为:FLUENT
2D/3D/2ddp/3ddp -t x 。x 是处理器编号。如,我们用 3 号处理器计算三维双精度问题, 命令为: FLUENT 3ddp –t3
为了能模拟工业设备和过程中的流动及相关的输运现象,FLUENT 提供了许多解决工 程实际问题的选择,其中包括多空介质流动,(风扇和热交换器)的集总参量计算,流向周 期流动与传热,有旋流动和动坐标系下流动问题。随精确时间滑移网格的动坐标方法可以模 拟计算涡轮流动问题。FLUENT 还提供了离散相模型用以模拟喷雾过程或者稀疏颗粒流动 问题。还有些两相流模型可供大家选用。

Fluent软件的介绍

Fluent软件的介绍

Fluent软件的介绍

第⼀章Fluent 软件的介绍

fluent 软件的组成:

软件功能介绍:

GAMBIT 专⽤的CFD 前置处理器(⼏何/⽹格⽣成) Fluent4.5 基于结构化⽹格的通⽤CFD 求解器 Fluent6.0 基于⾮结构化⽹格的通⽤CFD 求解器 Fidap 基于有限元⽅法的通⽤CFD 求解器 Polyflow 针对粘弹性流动的专⽤CFD 求解器 Mixsim 针对搅拌混合问题的专⽤CFD 软件 Icepak

专⽤的热控分析CFD 软件

软件安装步骤:

step 1: ⾸先安装exceed软件,推荐是exceed6.2版本,再装exceed3d,按提⽰步骤完成即可,提问设定密码等,可忽略或随便填写。

step 2: 点击gambit⽂件夹的setup.exe,按步骤安装;

step 3: FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat⽂件拷贝到FLUENT.INC/license⽬录下;

step 4:安装完之后,把x:\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌⾯(x为安装的盘符);

step 5: 点击fluent源⽂件夹的setup.exe,按步骤安装;

step 6: 从程序⾥找到fluent应⽤程序,发到桌⾯上。

注:安装可能出现的⼏个问题:

1.出错信息“unable find/open license.dat",第三步没执⾏;

2.gambit在使⽤过程中出现⾮正常退出时可能会产⽣*.lok⽂件,下次使⽤不能打开该⼯作⽂件时,进⼊

fluent中编写公式

fluent中编写公式

fluent中编写公式

(原创实用版)

目录

1.Fluent 软件介绍

2.Fluent 中编写公式的必要性

3.Fluent 中编写公式的方法

4.应用实例

正文

【1.Fluent 软件介绍】

Fluent 是一款广泛应用于流体力学领域的计算流体力学(CFD)软件,由美国 FLUENT 公司开发。它可以模拟流体流动、传热和化学反应等多种物理现象,为工程设计提供了强大的支持。Fluent 软件采用 C 语言编写,具有灵活的编程接口,用户可以通过编写脚本或公式来实现特定的功能或模型。

【2.Fluent 中编写公式的必要性】

在解决复杂的流体动力学问题时,往往需要考虑一些非线性、非牛顿流体或者包含物质传输的过程。这些过程无法直接通过 Fluent 的标准模型来描述,需要用户自定义模型。而自定义模型的核心就是编写公式,通过公式来描述流体物理性质和过程的变化关系。

【3.Fluent 中编写公式的方法】

在 Fluent 中编写公式主要涉及到两个部分:一是定义变量,用于存储计算结果;二是编写公式本身。

(1)定义变量:在 Fluent 中,用户可以通过“DEFINE”语句来定义变量。例如,定义一个名为“temperature”的变量,其值为当前时间步的流体温度,可以使用如下语句:

```

DEFINE(temperature) (TIME,CURRENT) = u*

```

(2)编写公式:在 Fluent 中,公式通常采用 C 语言的语法,涉及到变量、操作符和函数等元素。例如,编写一个描述流体热传导过程的公式,可以使用如下语句:

fluent边界条件wall

fluent边界条件wall

fluent边界条件wall

【原创版】

目录

1.Fluent 软件介绍

2.边界条件在 Fluent 中的作用

3.Wall 边界条件的定义与应用

4.实例分析

正文

一、Fluent 软件介绍

Fluent 是一款广泛应用于流体力学领域的计算流体力学(CFD)软件,其强大的功能和易于操作的用户界面使得该软件在学术界和工程领域均

具有很高的声誉。Fluent 可以模拟各种流体流动问题,如湍流、热传导和对流传热等。通过 Fluent 软件,工程师和研究人员可以优化设计、减少试验次数,提高工作效率。

二、边界条件在 Fluent 中的作用

在 Fluent 中,边界条件是模拟流体流动问题的关键因素之一。边界条件定义了流体与固体壁面之间的相互作用,如速度、压力和温度等。合理的边界条件设置可以提高模拟结果的准确性,从而为实际工程应用提供可靠的参考依据。

三、Wall 边界条件的定义与应用

Wall 边界条件是 Fluent 中常用的边界条件类型之一,主要用于模拟流体与固体壁面之间的无滑动接触。Wall 边界条件可以分为以下几种类型:

1.壁面固定:壁面上的流体速度为零,适用于分析静止的壁面;

2.壁面对称:壁面上的流体速度与壁面法线方向相反,适用于模拟对称的流动问题;

3.壁面滑动:壁面上的流体速度与壁面法线方向相同,适用于模拟滑动轴承等实际应用问题。

四、实例分析

假设有一个长方体的计算域,其中长方体的左侧、右侧和底部为固体壁面,顶部为自由表面。我们需要对长方体内部的湍流流动进行模拟,以研究流体的混合特性。在这个问题中,我们可以将左侧、右侧和底部设置为 Wall 边界条件,顶部设置为 Free surface 边界条件。

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百科名片

Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包,在美国的市场占有率为60%,凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。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,在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。

简介

Fluent算例

CFD商业软件FLUENT,是通用CFD软件包,用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术,因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型,使FLUENT在转换与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。

基本特点

FLUENT软件具有以下特点:

FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法,而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法;

定常/非定常流动模拟,而且新增快速非定常模拟功能;

Fluent 前处理网格划分

FLUENT软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题,用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件,余下的网格变化完全由解算器自动生成。网格变形方式有三种:弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的,而

且用途广泛,可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题;

FLUENT软件具有强大的网格支持能力,支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是,FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术;

FLUENT软件包含三种算法:非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法,是商用软件中最多的;

FLUENT软件包含丰富而先进的物理模型,使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型;

适用于牛顿流体、非牛顿流体;

含有强制/自然/混合对流的热传导,固体/流体的热传导、辐射;

化学组份的混合/反应;

自由表面流模型,欧拉多相流模型,混合多相流模型,颗粒相模型,空穴两相流模型,湿蒸汽模型;

融化溶化/凝固;蒸发/冷凝相变模型;

离散相的拉格朗日跟踪计算;

非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导,多孔介质模型(考虑多孔介质压力突变);

风扇,散热器,以热交换器为对象的集中参数模型;

惯性或非惯性坐标系,复数基准坐标系及滑移网格;

动静翼相互作用模型化后的接续界面;

基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型;

质量、动量、热、化学组份的体积源项;

丰富的物性参数的数据库;

磁流体模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题;

连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题;

高效率的并行计算功能,提供多种自动/手动分区算法;内置MPI并行机制大幅度提高并行效率。另外,FLUENT特有动态负载平衡功能,确保全局高效并行计算;

FLUENT软件提供了友好的用户界面,并为用户提供了二次开发接口(UDF);

FLUENT软件采用C/C++语言编写,从而大大提高了对计算机内存的利用率。

在CFD软件中,Fluent软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。Fluent 的软件设计基于"CFD计算机软件群的概念",针对每一种流动的物理问题的特点,采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。由于囊括了Fluent Dynamical International比利时PolyFlow和Fluent Dynamical International(FDI)的全部技术力量(前者是公认的在黏弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司),因此Fluent具有以上软件的许优点

软件简介

FLUENT系列软件包括通用的CFD软件FLUENT、POLY­FLOW、FIDAP,工程设计软件FloWizard、FLUENT for CATIAV5,前处理软件Gambit、TGrid、G/Turbo,CFD 教学软件FlowLab,面向特定专业应用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM软件等。

FLUENT软件包含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、基于密度的显式求解器,多求解器技术使FLUENT软件可以用来模拟从不可压缩到高超音速范围内的各种复杂流场。FLUENT软件包含非常丰富、经过工程确认的物理模型,可以模拟高超音速流场、转捩、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题。

FLUENT软件的动网格技术处于绝对领先地位,并且包含了专门针对多体分离问题的六自由度模型,以及针对发动机的两维半动网格模型。

POLYFLOW是基于有限元法的CFD软件,专用于粘弹性材料的层流流动模拟。它适用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动及传热和化学反应问题。

FloWizard是高度自动化的流动模拟工具,它允许用户进行设计及在产品开发的早期阶段迅速而准确地验证设计。它引导用户从头至尾地完成模拟过程,使模拟过程变得非常容易。

FLUENT for CATIAV5是专门为CATIA用户定制的CFD软件,将FLUENT完全集成在CATIAV5内部,用户就像使用CATIA其他分析环境一样使用FLUENT软件。

Gambit是专业的CFD前处理软件,包括功能强大的几何建模和网格生成能力。

G/Turbo是专业的叶轮机械网格生成软件。

AIRPAK是面向HVAC工程师的CFD软件,并依照ISO7730标准提供舒适度、PMV、PPD等衡量室内外空气质量(IAQ)的技术指标。

MIXSIM是专业的搅拌槽CFD模拟软件。

除FLUENT外,常用的CFD软件及相关仿真软件还有专业三维流场分析软件——CFX、三维CFD快速求解器——CART3D、流体系统仿真、设计与优化平台——Flowmaster、专业的离散元仿真分析软件——EDEM等。

优点

(1 )适用面广

包括各种优化物理模型,如计算流体流动和热传导模型(包括自然对流、定常和非定常流动,层流,湍流,紊流,不可压缩和可压缩流动,周期流,旋转流及时间相关流等) ;辐射模型,相变模型,离散相变模型,多相流模型及化学组分输运和反应流模型等。对每一种物理问题的流动特点,有适合它的数值解法,用户可对显式或隐式差分格式进行选择,以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。

(2 )高效省时

Fluent将不同领域的计算软件组合起来,成为CFD计算机软件群,软件之间可以方便地进行数值交换,并采用统一的前、后处理工具,这就省却了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动,而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。

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