fluent12-lecture02-intro-to-cfd
fluent介绍
fluent介绍第1章绪论FLUENT是世界领先的CFD软件，在流体建模中被广泛应用。
由于它一直以来以用户界面友好而著称，所以对初学者来说非常容易上手。
FLUENT的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
本章简要介绍CFD 的基本概念及原理，并阐述FLUENT的基本特点及分析思路。
CFD软件简介。
FLUENT的功能和特点。
FLUENT 6.3流体分析过程。
1.1 CFD软件简介1.1.1 CFD概述CFD是计算流体动力学的简写(Computational Fluid Dynamics)，其基本的定义是通过计算机进行数值计算和图像显示，分析包含流体流动和热传导等相关物理现象的系统。
CFD进行流动和传热现象分析的基本思想是用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替将空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场；然后，按照一定的方式建立这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，通过求解代数方程组获得场变量的近似值。
CFD可以看成在流动基本方程(质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下对流动的数值模拟。
通过这种数值模拟，得到复杂问题基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等)在流场内各个位置的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定旋涡分布特性、空化特性及脱流区等。
还可据此算出相关的其他物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。
此外，与CAD联合，还可进行结构优化设计等。
CFD具有适应性强、应用面广的优点。
由于流动问题的控制方程一般是非线性的，自变量多，计算域的几何形状和边界条件复杂，很难求得解析解，只有用CFD方法才有可能找出满足工程需要的数值解；而且，可利用计算机进行各种数值试验，例如，选择不同流动参数进行物理方程中各项有效性和敏感性试验，从而进行方案比较。
FLUENT12软件介绍
FLUENT12软件介绍n 软件功能FLUENT软件几乎成为航空领域CFD分析的标准，特别是在ANSYS公司收购FLUENT以后针对航空领域做了大量高技术含量的开发工作，FLUENT内置六自由度刚体运动模块配合强大的动网格技术用于模拟飞行器外挂物分离、领先的转捩模型精确计算层流到湍流的转捩以及飞行器阻力精确模拟、非平衡壁面函数和增强型壁面函数+压力梯度修正大大提高边界层回流计算精度、多面体网格技术大大减小网格量并提高计算精度、密度基算法解决高超音速流动、高阶格式可以精确捕捉激波、噪声模块解决航空领域的气动噪声问题、非平衡火焰模型用于航空发动机燃烧模拟、旋转机械模型+虚拟叶片模型广泛用于螺旋桨旋翼CFD模拟、先进的多相流模型+动网格技术用于恶劣飞行条件下的结冰数值模拟、HPC大规模计算高效并行技术，这些都是航空领域CFD计算的关键技术。
n 软件模块网格技术1）网格自适应技术：FLUENT采用网格自适应技术，可根据计算中得到的流场结果反过来调整和优化网格，从而使得计算结果更加准确。
这是目前在CFD技术中提高计算精度最重要的技术之一，尤其对于有波系干扰、分离等复杂物理现象的流动问题，采用自适应技术能够有效地捕捉到流场中的细微的物理现象，大大提高计算精度。
FLUENT软件具有多种自适应选项，可以对物理量值、物理量的空间微分值（如压力梯度）、网格容积变化率、壁面y*/y+值等进行自适应。
（2）多重网格初始化（FMG）技术：较好的初始流场能够大大提高问题的收敛速度。
FLUENT 提供了自动在后台操作的FMG方法，在粗网格上先用一阶精度的无粘欧拉方程计算得到较好的初始化流场，然后一步步细化网格求解NS方程得到精确解。
FMG方法对于包含较大压力、速度梯度的流动问题非常有用，在某些情况下收敛时间可缩短至原来的五分之一。
（3）多面体网格技术：FLUENT新版本增加了多面体网格功能，可以把四面体网格量减少约2/3，而且计算精度提高。
fluent讲稿
质量
动量 能量 封闭方程 底层物理模型
求解设置
物理模型 湍流 燃烧 辐射 多相流 相变 动网格技术
后处理
材料特性 边界条件 初始条件
CFD的基本步骤
分析问题及前处理 1. 确定数值模拟的目标 2. 确定计算区域 3. 建立数值模拟物理模型和网格 求解执行过程 4. 建立数学模型 5. 计算并监控结果 后处理 6. 检查结果 7. 修正模型
建立数值模拟物理模型和网格
能否采用结构化的网格？ 几何形状以及流动的复杂程度? 在各个控制区域内需要什么样的网格精度 对于这个几何形体需要什么样的网格精度? 大的网格梯度是否能预测流场? 是否需要采用网格自适应技术? 计算机的内存容量是否满足要求? 需要多少的计算网格? 计算模型的数量?
单方程（Spalart-Allmaras）模型、
双方程模型（基于湍流动能和扩散率：标准κ-ε模型、重整化群κ-ε模型、 带漩流修正的Realizable κ-ε模型；基于湍流能量方程和扩散速率方程： 标准k-ω模型，剪切压力传输（SST） k-ω模型） 雷诺应力模型 大涡模拟（3D）
FLUENT中的湍流模型
三维网格：
tetrahedron
hexahedron
pyramid
prism or wedge
FLUENT中的湍流模型
湍流流动模型很多，但大致可以归纳为以下三类： 湍流输运系数模型 模型的任务就是给出计算湍流粘性系数的方法。根据建立模型所需要的 微分方程的数目，可以分为零方程模型（代数方程模型），单方程模型 和双方程模型。 第二类是抛弃了湍流输运系数的概念，直接建立湍流应力和其它二阶关 联量的输运方程。 大涡模拟
FLUENT12流固耦合精选教程
Training Manual
• Right-click on “Mesh” and select Insert-->Inflation • Click on “Flow” body in graphics window and click Apply button beside “Geometry” under “Details of Inflation”
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1-5
April 30, 2009
WORKSHOP 1
Manual Setup on Project Page
Training Manual
• In a similar fashion, left click in the Solution Cell (A5) of “Fluid Flow (FLUENT)”system and drag it into the Setup Cell of the “Static Structural (ANSYS)” system. Transfer A5 indicates that the solution data from “A5” will be transferred to cell “B3”. The solution data will be used as a pressure load in “Static Structural (ANSYS) system.
– Double-click to create system schematic shown below
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FLUENT中文全教程_部分2
Radio Buttons这类按钮中，只有一个选项可以打开。
Text EntryInteger Number Entry一般说来用鼠标点击上下箭头，会增加或者减少1。
如果结合键盘点击一次鼠标就可以增加更多的数量。
用法如下表：Key Factor of IncreaseShift 10Ctrl 100Real Number Entry可以输入实数如10, -10.538, 50000.45和5.e-4)，一般都会带有相应的单位。
单选列表许多面板响应鼠标的双击功能，在实践中多试几次就熟练了多选列表鼠标点击一次选上；再点击一次取消选择下拉菜单使用方法和Windows的一样。
标尺可以用鼠标操作，也可以用鼠标选择之后再用键盘左右选择图形显示窗口Figure 1: 图形显示窗口的例子显示选项面板可以控制图形显示的属性也可以打开另一个显示窗口。
鼠标按钮面板可以用于设定鼠标在图形显示窗口点击时所执行的操作。
当为图形显示处理数据时要取消显示操作可以按Ctrl+C，已经开始画图的话就无法取消操作了。
输出图形显示窗口是Windows NT系统的特有功能，UNIX系统没有此项功能。
页面设置面板也是Windows NT系统独有的功能Windows NT系统的特有的输出图形显示窗口功能如果你选择的是Windows NT版本的FLUENT，点击图形窗口的左上角便可以显示图形窗口系统菜单，该菜单包括常用系统命令如：move，size和close。
连同系统命令一起，FLUENT 为支持打印机和剪贴板增加了三条命令：1.复制到剪贴板：将当前图形复制到Windows的剪贴板。
可以用页面设置面板改变复制的属性。
图形窗口的大小影响了图形中所使用的字的大小。
2.打印：将当前图形复制到打印机。
可以用页面设置面板改变打印的属性。
3.页面设置：显示页面设置面板。
Windows NT系统独有的页面设置面板功能：在图形显示窗口的system菜单中点击Page Setup..菜单，弹出页面设置面板如下：第一个Color：允许你选择是否使用彩色图第二个Color：选择彩色图形Gray Scale：选择灰度比例图Monochrome：选择黑白图Color Quality：允许你指定图形的色彩模式True Color：创建一个由RGB值定义的图，这假定了你的打印机或者显示器有至少65536个色彩或无限色彩。
与客户共同整理的FLUENT12经典培训教程——混合梯形管算例(周旋、高洁综合版本)
杨鹏
1.10, 2010 Inventory #002601
六面体网格划分步骤
Workshop Supplement
6、分割删除多余块 选择 Split Block -> Split Block，左击要分割的边，新的边垂直于选择的边， 左键拖动分割到合适的位置，中键或Apply 完成分割块操作。选择 Delete Block，选择要删除的块点击Apply 或中键完成删除块操作。
Workshop Supplement
• 四面体网格生成（带棱柱层）
– – – – – – – – – – 创建project项目文件，读入几何文件 拓朴检查几何完整性 创建parts，创建物质点 设置全局网格尺寸 设置面网格尺寸 设置线网格尺寸
设置密度盒（可以不设置）
在mesh中选compute mesh生成网格 设置生成边界层网格 导出
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杨鹏
1.10, 2010 Inventory #002601
六面体网格划分步骤
Workshop Supplement
12、输出到求解器 选择 Output > Select Solver，Output Solver 选择Fluent_V6； Common Structural Solver选择ANSYS 。选择 Write input，当提示保存是 ，选择 Yes，设置输出文件名称或是使用默认的名字选择 Done。
混合梯形管算例流程
（周旋、高洁综合版本）
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第2讲 fluent总体介绍-PPT课件
– 所有的量已达到守恒状态
一个收敛的、网格独立的解 将会提供有效的工程解!
• 收敛解的精确度取决于：
– 所选计算模型的适合度和精确度 – 网格的分辨率和独立性 – 模型
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006
– 流体与网格基本无关联.
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006
混合网格实例
• 阀口网格
– 指定的区域可以用不同 的网格类型来划分. – 单独使用四面体或六面 体网格可以使计算效率 和精确度得到提高. – 在GAMBIT和TGRID中 均可使用混合网格生成 工具.
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006
在电脑上操纵Fluent
• 进入你的工作站
– 注册名: – 密码: fluent fluent
•
Directories
– Your FLUENT session will start in c:\users – 指南中的 mesh/case/data 文件 可以按下列路径找到: c:\Student Files\fluent\tut\ – 建议你将文件保存到一个集中的工作文件夹: c:\users – 工作文件夹可以通过桌面快捷方式进入 c:\users
– – – – 新设计方案的研究 产品开发细节 故障解决方案 重新设计
• CFD 分析补充了测试和实验功能
– 简化了实验设计和数据分析中所要求的工作量
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 December 2006
fluent12-lecture00_TOC
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Introduction to FLUENT
FLUENT教程
FLUENT教程FLUENT是一种流体动力学（CFD）软件，用于模拟各种流体行为和流体-结构相互作用。
它是由ANSYS开发的，并广泛应用于工程设计和科学研究领域。
本教程将介绍FLUENT的基本操作和一些常用的模拟技术。
首先，我们需要了解FLUENT的界面和主要功能。
FLUENT的界面包括几个主要的区域：预处理器、求解器和后处理器。
预处理器用于创建和修改模型，包括定义几何形状、边界条件和物理模型。
求解器用于执行模拟，并计算流体参数如速度、压力、温度等。
后处理器用于分析并可视化模拟结果。
开始使用FLUENT之前，我们需要准备一个几何模型。
FLUENT支持导入多种格式的几何模型，如.STL和.IGES。
一旦导入模型，我们可以使用预处理器进行一些几何操作，如修复几何错误、划分网格等。
划分网格是一个重要的步骤，它将模型分成多个小单元，用于计算流体参数。
在划分网格之后，我们可以设置边界条件。
边界条件定义了流体的入口、出口和固体表面的性质，如速度、压力、温度等。
根据实际情况，我们可以选择不同的边界条件类型，如强制入口、自由出口或壁面。
此外，我们还可以定义流体的物理属性，如密度、粘度、热传导系数等。
在准备工作完成后，我们可以开始进行模拟。
首先，我们需要选择一个求解器类型，如稳态模拟或非稳态模拟。
对于稳态模拟，我们需要定义求解器设置，如收敛标准、迭代次数等。
对于非稳态模拟，我们还需要定义时间步长和模拟时间。
在设置求解器后，我们可以执行模拟并观察结果。
FLUENT提供了多种可视化工具，如矢量图、剖面图和动画。
我们可以选择不同的参数进行可视化，并对结果进行分析。
此外，我们还可以导出结果数据，以便在其他软件中进行进一步处理。
除了基本的模拟技术，FLUENT还支持其他高级功能。
例如，我们可以使用多相流模型来模拟多个相的流体行为，如气-液两相流或骨料-流体两相流。
我们还可以使用动网格模型来模拟流体和结构的相互作用。
此外，FLUENT还支持耦合模拟，如流体-热传导耦合或流体-固体耦合。
Fluent学习笔记（19）-----CFD基础思想和本质
Fluent学习笔记（19）-----CFD基础思想和本质计算流体⼒学是（computational fluid dynamics，CFD）是通过计算机进⾏数值模拟，分析流体流动和传热等物理现象的技术。
通过CFD技术，可以利⽤计算机分析并显⽰流场中的现象，从⽽能在较短的时间内预测流场。
CFD 模拟能够帮助流体⼒学的问题，为实验提供指导，为设计提供参考，从⽽节省⼈⼒、物理和时间。
根据流体⼒学知识，⾃然界所有的流动现象都可以⽤两个⽅程来描述：连续性⽅程（即是质量守恒⽅程）和Navier-Stokes ⽅程（即是动量⽅程）。
理论上，如果已知某⼀时刻流场的参数（如速度分布），将之设为初值，然后代⼊这两个⽅程中直接求解，即可求得任⼀时刻任⼀地点流场的参数。
然⽽，基于Navier-Stokes⽅程本质的⾮线性以及边界处理的困难，除少数简单的问题外，解析和数值求解Navier-Stokes⽅程都是极具挑战性的任务。
证明Navier-Stokes⽅程解的存在性与光滑性仍是美国克雷数学研究所（clay mathematics institute）悬赏100万美元征解的世纪难题。
实际上对于湍流，如果直接求解三维⾮稳态的控制⽅程，将对计算机的内存和CPU要求⾮常⾼，⽬前还⽆法应⽤与⼯程计算。
⼯程中，为降低计算过程对内存和CPU的要求，将⾮稳态的Navier-Stokes⽅程对时间做平均处理，期望得到对时间做平均化的流场。
但Navier-Stokes⽅程对时间做平均处理后，控制⽅程组并不封闭（即⽅程组的未知数⼤于⽅程数），因此需要⼈为构造额外的⽅程，使⽅程组封闭，这个构成额外⽅程的过程就是建⽴湍流封闭模式，即建⽴湍流模型的过程。
这样处理后的时均化的控制⽅程采⽤⽬前的计算机求解速度已可以接受，可应⽤于⽅程问题的计算。
这就是当前商业软件（FLUENT,CFX,STAR-CD）,⼴为采⽤的CFD处理⽅法。
因此，从根本上讲，CFD求解的本质就是解⽅程。
FLUENT使用
FLUENT使用FLUENT是一种在计算流体力学（CFD）领域应用广泛的计算机软件，它由美国公司ANSYS开发并维护。
FLUENT提供了一套全面的CFD解决方案，方便工程师在各种领域进行流体流动模拟和分析，例如航空航天、汽车工程、能源领域、建筑设计等。
FLUENT的主要特点是其强大的建模和模拟功能、易于使用的界面和灵活的可扩展性。
首先，FLUENT具有强大的建模功能。
它支持多种多相流、动态网格和边界层模拟等复杂流动条件的建模。
此外，FLUENT还提供了不同类型的网格生成工具，可根据具体需求生成结构化或非结构化网格。
用户可以使用自己创建的网格或导入其他软件生成的网格进行模拟。
其次，FLUENT拥有丰富的物理模型和求解器，可模拟包括湍流、传热、化学反应和动力学在内的多种物理现象。
湍流模型采用著名的k-ε、k-ωSST、LES等多种模型，可以适用不同类型的流动。
传热模型包括对流传热、辐射传热和相变传热等。
FLUENT还支持多种化学反应模型，可以模拟燃烧过程和化学反应。
此外，FLUENT还提供了多种求解器和求解方法，如隐式求解方法、迭代求解器和耦合求解器，以满足不同场景的需求。
FLUENT还具有易于使用的界面，使用户能够轻松地设置和运行流动模拟。
它提供了直观的图形界面，用户可以通过拖放和输入参数的方式设置模拟条件。
FLUENT还提供了丰富的后处理功能，用户可以通过绘图、动画、表格和报告等方式对模拟结果进行分析和展示。
FLUENT还提供了Python脚本接口，用户可以使用Python编写脚本以批处理模拟任务或自定义特定功能。
最后，FLUENT的可扩展性使其成为工程师进行CFD模拟的理想选择。
FLUENT支持在不同的硬件平台上运行，可以利用多核和集群计算加速计算过程。
此外，FLUENT还提供了多种二次开发和自定义功能的接口和插件，方便用户根据具体需求扩展其功能。
综上所述，FLUENT是一种功能强大且易于使用的CFD软件，适用于各种工程领域的流体流动分析和模拟。
CFD数值模拟(含Fluent)学习及培训课件
（4）
CFD 求 解 过 程
为了进行CFD计算， 用户可借助商用软件来完 成所需要的任务，也可自 己直接编写计算程序。具 体工作过程如右图所示：
建立控制方程 确定初始条件及边界条件
划分计算网格,生成计算节点
建立离散方程 离散初始条件和边界条件
给定求解控制参数
求解离散方程
解收敛否?
N
Y
显示和输出计算结果
此外, 与CAD联合, 还可进行结构优化设计等。
CFD概述(续)
该方法与传统的实验测量方法、理论分析方法组成了 研究流体流动问题的完整体系，如下图所示：
CFD克服了实验测量方法和理论分析方法存在的弊端，其 更加形象、直观、高效、全面，被得到了广泛应用！
CFD的应用
随着计算机和CFD商业软件的发展，CFD以其强 大的生命力，广泛应用于水利工程、土木工程、食品 工程、航天航空、海洋结构工程、生物医学、工业制 造、燃烧、电子技术和环境污染等各个领域。
CFD的求解过程(续)
❖ 离散初始条件和边界条件
在商用CFD软件中，往往在前处理阶段完成了网格划分后， 直接在边界条件上指定初始条件和边界条件，然后由前处理软 件自动将这些初始条件和边界条件按离散的方式分配到相应的 节点上去。
❖ 给定求解控制参数
主要是给定流体的物理参数和湍流模型的经验系数，给定迭 代计算的控制精度、瞬态问题的时间步长和输出频率等。
计算流体动力学（CFD)培训资料
－CFD原理及Fluent
XXXX有限公司
2021年02月05日
报告大纲
计算流体动力学(CFD)软件原理与应用
Fluent软件的基本用法 相关模拟案例 公XX司工业程绩的CFD模拟
CFD概述
Fluent高级应用与实例分析—第一章CFD基础
Fluent高级应用与实例分析—第一章CFD基础第1章 CFD 基础计算流体动力学(computational fluid dynamics ，CFD)是流体力学的一个分支，它通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息，实现了用计算机代替试验装置完成“计算试验”，为工程技术人员提供了实际工况模拟仿真的操作平台，已广泛应用于航空航天、热能动力、土木水利、汽车工程、铁道、船舶工业、化学工程、流体机械、环境工程等领域。
本章介绍CFD 一些重要的基础知识，帮助读者熟悉CFD 的基本理论和基本概念，为计算时设置边界条件、对计算结果进行分析与整理提供参考。
1.1 流体力学的基本概念1.1.1 流体的连续介质模型流体质点(fluid particle)：几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
连续介质(continuum/continuous medium)：质点连续地充满所占空间的流体或固体。
连续介质模型(continuum/continuous medium model)：把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有的物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型：u =u (t ,x ,y ,z )。
1.1.2 流体的性质1. 惯性惯性(fluid inertia)指流体不受外力作用时，保持其原有运动状态的属性。
惯性与质量有关，质量越大，惯性就越大。
单位体积流体的质量称为密度(density)，以r 表示，单位为kg/m 3。
对于均质流体，设其体积为V ，质量为m ，则其密度为mVρ= (1-1)对于非均质流体，密度随点而异。
若取包含某点在内的体积V ?，其中质量m ?，则该点密度需要用极限方式表示，即0limV mVρ?→?=? (1-2) 2. 压缩性作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化，这一现象称为流体的可压缩性。
压缩性(compressibility)可用体积压缩率k 来量度d /d /d d V V k p pρρ=-= (1-3) 式中：p 为外部压强。
fluent12-lecture08-udf
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8-8
April 28, 2009 Inventory #002600
User-Defined Functions
Step 1 – Prepare the Source Code
Training Manual
d: a domain pointer ct, t: a cell thread pointer ft,f_thread: a face thread pointer c: a cell thread variable f: a face thread variable
• Why program UDFs?
– Standard interface cannot be programmed to anticipate all needs:
• Customization of boundary conditions, source terms, reaction rates, material properties, etc. • Customization of physical models • User-supplied model equations • Adjust functions (once per iteration) • Execute on Demand functions • Solution Initialization
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8-3
April 28, 2009 Inventory #002600
FLUENT 12 算法知识
FLUENT 12 算法知识1 Models（计算模型）Multiphase（多相流模型）Energy（湍流黏性模型）Viscous（湍流黏性模型）> Inviscid（）> Laminar（）> Spalart-Allmaras（1 eqn）> k-epsilon（2 eqn）κ-ε> k-omega（2 eqn）κ-ω> Transition k-kl- omega（3 eqn）> Transition SST（4 eqn）> Reynolds Stress（7 eqn）RNS> Detached Eddy Simulation（DES）> Large Eddy Simulation（LES）Radiation（湍流黏性模型）Heat Exchanger（换热器模型）Species（组分模型）Discrete Phase（离散相模型）Solidification & Melting（凝固与熔化模型）Acoustics（声学模型）2 Solution Methods（求解方法）Pressure-Velocity Coupling（压力-速度耦合）Scheme（算法）> SIMPLE（semi-implicit method for pressure-linked equations）半隐式连接压力方程法，是FLUENT的默认格式。
> SIMPLEC（SIMPLE-consistent），对于简单问题收敛非常快，不对压力进行修正，所以压力松弛因子可以设置为1。
> PISO（Pressure-Implicit with Splitting of Operators），适用于非定常流动问题或者包含比平均网格倾斜度更高的网格。
> CoupledSpatial Discretization（空间离散）Gradient（梯度插值，主要针对扩散项）> Green-Gauss Cell Based（格林-高斯基于单元体），求解方法可能会出现伪扩散。
FLUENT 12 边界条件应用
FLUENT 12 边界条件应用FLUENT 12 边界条件应用1压力入口（pressure-inlet）给出进口速度及需要计算的所有标量值。
该边界条件既适用于可压缩流，也适用于不可压缩流。
压力入口边界条件可用于压力已知，但是流动速度和/或速率未知的情况。
这一情况可用于很多实际问题，比如浮力驱动的流动。
压力入口边界条件也可用来定义外部或无约束流的自由边界。
2速度入口（velocity-inlet）给出进口的总压和其它需要计算的标量进口值。
该边界条件适用于不可压缩流动，如果用于可压缩流动它会导致非物理结果，这是因为它允许驻点条件浮动。
应该注意不要让速度入口靠近固体妨碍物，因为这会导致流动入口驻点属性具有太高的非一致性。
3质量流动入口（mass-flow-inlet）主要用于可压缩流动，给出进口的质量流量。
当要求达到的是质量和能量流速，而不是流入的总压时，通常就会使用质量入口边界条件。
调节入口总压可能会导致解的收敛速度较慢，所以如果压力入口边界条件和质量入口边界条件都可以接受，应该选择压力入口边界条件。
在不可压缩流动中，不必指定入口质量流，因为当密度是常数时，速度入口边界条件就确定了质量流条件。
4压力出口（pressure-outlet）给定流动出口的静压。
对于有回流的出口，该边界条件比outflow 边界条件更容易收敛，但该边界条件只能用于模拟亚音速流动，如果流动变为超声速，就不再使用指定压力了，此时压力要从内部流动中推断，所有其它的流动属性都从内部推出。
在解算过程中，如果压力出口边界处的流动是反向的，回流条件也需要指定。
如果对于回流问题指定了比较符合实际的值，收敛性困难就会被减到最小。
当出现回流时，使用压力出口边界条件来代替质量出口条件常常有更好的收敛速度。
5压力远场（pressure-far-field）该边界条件只适用于模拟无穷远处的自由可压缩流动，该流动的自由流马赫数以及静态条件已知，这一边界类型只适用于可压缩流动。
FLUENT 12 边界条件设置
FLUENT 12 边界条件设置1 Pressure-Inlet（压力进口）> Momentum（动量）Reference Frame（参考系）Gauge Total Pressure（总压）Supersonic/Initial Gauge Pressure（静压）Direction Specification Method（进口流动方向指定方法，Normal to Boundary垂直边界）Turbulence > Specification Method（湍流指定方法，Intensity and Hydraulic Diameter）Turbulent Intensity（湍流强度，一般为1）Hydraulic Diameter（水力半径，一般为管内径）> Thermal（热量）Total Temperature（总温）> Species（组分）2 Velocity -Inlet（速度进口）> Momentum（动量）Velocity Specification Method（进口速度指定方法）Reference Frame（参考系）Velocity Magnitude（速度大小值）Outflow Gauge Pressure（出口表压）Direction Specification Method（进口流动方向指定方法，Normal to Boundary垂直边界）Turbulence > Specification Method（湍流指定方法，Intensity and Hydraulic Diameter）Turbulent Intensity（湍流强度，一般为1）Hydraulic Diameter（水力半径，一般为管内径）> Thermal（热量）Temperature（温度）> Species（组分）3 Mass-Flow -Inlet（质量进口）> Momentum（动量）Reference Frame（参考系）Mass Flow Specification Method（质量进口指定方法，Mass Flow Rate）Mass Flow Rate（质量流率）Supersonic/Initial Gauge Pressure（静压）Direction Specification Method（进口流动方向指定方法，Normal to Boundary垂直边界）Turbulence > Specification Method（湍流指定方法，Intensity and Hydraulic Diameter）Turbulent Intensity（湍流强度，一般为1）Hydraulic Diameter（水力半径，一般为管内径）> Thermal（热量）Total Temperature（总温）> Species（组分）4 Pressure -Outlet（压力出口）> Momentum（动量）Gauge Pressure（表压）Backflow Direction Specification Method（回流方向指定方法）Radial Equilibrium Pressure Distribution（径向平衡压力分布）Target Mass Flow Rate（目标质量流率）Non-Reflecting Boundary（非反射边界）Turbulence > Specification Method（湍流指定方法，点选Intensity and Hydraulic Diameter）Backflow Turbulent Intensity（回流湍流强度，一般为1）Backflow Hydraulic Diameter（回流水力半径，一般为管内径）> Thermal（热量）Backflow Total Temperature（回流总温）> Species（组分）5 Wall（壁面边界）> Thermal（热量，非绝热壁面）Thermal Condition（热条件，点选Temperature）Temperature（壁面温度）Wall Thickness（壁厚）Heat Generation Rate（产热率）Material Name（壁面材料）6 Pressure far field（压力远场）> Momentum（动量）Gauge Pressure（表压）Mach Number（马赫数）Coordinate System（坐标系统）X-component of Flow Direction（由攻角计算）Y-component of Flow Direction（由攻角计算）Z-component of Flow Direction（由攻角计算）Turbulence > Specification Method（湍流指定方法，Intensity and Hydraulic Diameter）Turbulent Intensity（湍流强度，一般为1）Hydraulic Diameter（水力半径，一般为管内径）> Thermal（热量）Temperature（温度）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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2-6
April 28, 2009 Inventory #002600
Introduction to CFD
3. Create a Solid Model of the Domain
Pre-Processing
3. 4. 5. 6. Geometry Mesh Physics Solver Settings
• PreProcessing and Solver Execution Pre-Processing
3. 4. 5. 6. Geometry Mesh Physics Solver Settings
Update Model
Solve
7. Compute solution
3. Create a solid model to represent the domain 4. Design and create the mesh (grid) 5. Set up the physics (physical models, material properties, domain properties, boundary conditions, …) 6. Define solver settings (numerical schemes, convergence controls, …) 7. Compute and monitor the solution
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Introduction to CFD
2. Identify the Domain You Will Model
• What results are you looking for (i.e. pressure drop, mass flow rate), and how will they be used?
– What are your modeling options?
• What physical models will need to be included in your analysis (i.e. turbulence, compressibility, radiation)? • What simplifying assumptions do you have to make? • What simplifying assumptions can you make (i.e. symmetry, periodicity)? • Do you require a unique modeling capability?
– – – – Conceptual studies of new designs Detailed product development Troubleshooting Redesign
• CFD analysis complements testing and experimentation by reducing total effort and cost required for experimentation and data acquisition.
Problem Identification
1. 2. Define goals Identify domain
Training Manual
• How will you isolate a piece of the complete physical system? • Where will the computational domain begin and end?
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Introduction to CFD
Байду номын сангаас
How Does CFD Work?
• ANSYS CFD solvers are based on the finite volume method
Control Volume*
Training Manual
Fluid region of pipe flow is discretized into a finite set of control volumes.
Unsteady
Convection
Diffusion
Generation
– Partial differential equations are discretized into a system of algebraic equations – All algebraic equations are then solved numerically to render the solution field
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Introduction to CFD
1. Define Your Modeling Goals
Problem Identification
1. 2. Define goals Identify domain
Training Manual
4. Design and Create the Mesh
* FLUENT control volumes are cell-centered (i.e. they correspond directly with the mesh) while CFX control volumes are node-centered
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– – – – – – Conservation of mass Conservation of momentum Conservation of energy Conservation of species Effects of body forces Etc.
• The results of CFD analyses are relevant in:
Problem Identification
1. 2. Define goals Identify domain
Training Manual
• Problem Identification
1. Define your modeling goals 2. Identify the domain you will model
– User-defined functions (written in C) in FLUENT or User FORTRAN functions in CFX
• What degree of accuracy is required? • How quickly do you need the results? • Is CFD an appropriate tool?
Equation Variable Continuity 1 X momentum u Y momentum v Z momentum w Energy h
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Introduction to CFD
CFD Modeling Overview
Domain of Interest – Do you have boundary condition as Part of a Larger information at these boundaries? System (not modeled) – Can the boundary condition types accommodate that information? – Can you extend the domain to a point where reasonable data exists?
– Create from scratch?
• Can you simplify the geometry?
– Remove unnecessary features that would complicate meshing (fillets, bolts…)? – Make use of symmetry or periodicity?
• Are both the solution and boundary conditions symmetric / periodic?
• Do you need to split the model so that boundary conditions or domains can be created?
Post Processing
8. Examine results
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9.
• Post-Processing
8. Examine the results. 9. Consider revisions to the model.
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Solid model of a Headlight Assembly
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