FLUENT学习经验总结(狠珍贵,学长传授)
fluent学习总结报告4
fluent学习总结报告4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,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。
Datebaxxxxse: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)、(常压⽐热容)、Thermalconductivity(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。
fluent的一些学习心得
fluent的一些学习心得我是一位从事fluent数值模拟多年的员工,也学了一些相关方面的技能。
希望能借助这个平台,将我所学到的东西传播给大家。
这是我之前学习fluent软件的一些心得,希望对大家有帮助。
一、重复、模仿阶段(主要是看网上的教程)1)学习网格的概念,非结构网格和结构性网格的区别,流体域与固体域的耦合等。
2)学习网格的画法,熟练掌握画网格的流程以及需要注意的事项。
个人推荐结构性网格用icem-cfd软件,非结构网格用ansys meshing软件,有时也可以用混合网格组装的形式。
这两个软件适合入门,比较简单(如果几何结构比较复杂,多达十几种不同零件的话,可以学习fluent meshing这个软件,这个软件难度比较高!)。
前期看教程,不需要搞懂每一步是什么原因,我们要做的,是记住这些操作流程和模仿,并且尽量地做到熟练、熟练、熟练3)熟悉fluent的模拟流程。
前期我觉得学习画网格的时间应该占70%左右,其余时间熟悉fluent模拟操作。
二、思考每一步操作的原因这时,我们需要思考教程中的操作流程,为什么要那么操作,以及作者的思路是怎么样的。
这时可以将教程看两遍,甚至三遍,倍速播放,这时不需要模仿操作,只需要思考作者的操作原因就行,也不会花费较多的时间。
这时遇到想不通的问题,要多和师兄师姐沟通,多用度娘,要善于看软件的帮助文档,有时候看帮助文档的效果是最好的。
这一阶段是最耗时间的,也是最困难的部分。
三、归纳总结+重复练习FLUENT——udf实例文档下载可以将教程按照网格画法、模拟方法(流体、流固耦合还是多相耦合)、动网格和静网格的不同、常见的问题解决等方法归类,总结出每一类的相同点和不同点。
相同点很重要,每个项目都会用到,都是相通的。
不同点我们可以整理出来,因为每个项目都不一样,到时候现学就可以。
最重要的一点,就是要多见识不同的模拟,平常重复练习。
因为fluent软件一段时间不用,就可能全忘了,需要持续不断地学习。
fluent经验之谈(过来人的总结)
fluent经验之谈(过来人的总结).docFluent经验之谈(过来人的总结)引言Fluent作为计算流体动力学(CFD)领域内一款强大的软件工具,被广泛应用于工程设计、科研和教育等多个领域。
它能够帮助工程师和研究人员模拟和分析流动、热传递和化学反应等复杂现象。
本文档将基于个人使用Fluent的经验,提供一些实用的技巧和建议,以帮助新用户更高效地学习和使用Fluent。
Fluent软件概述Fluent的主要功能流动模拟:包括层流、湍流等流动特性的模拟。
热传递分析:涉及导热、对流和辐射等热传递方式。
化学反应模拟:模拟燃烧、化学反应等过程。
Fluent的应用领域航空航天:飞机设计、发动机性能分析等。
汽车工业:汽车空气动力学、冷却系统设计等。
能源领域:风力发电、太阳能热利用等。
环境工程:污染物扩散、室内空气质量等。
Fluent学习路径基础知识流体力学基础:理解流体的基本性质和流动规律。
数值方法:了解有限体积法、有限元法等数值求解方法。
Fluent界面熟悉用户界面:熟悉Fluent的图形用户界面(GUI)。
命令行操作:学习使用Fluent的命令行工具。
实践操作案例练习:通过实际案例练习来加深理解。
参数调整:学习如何调整模型参数以获得更准确的结果。
Fluent建模技巧几何建模精确建模:确保几何模型的准确性,避免简化过度。
边界条件:合理设置边界条件,如入口、出口、壁面等。
网格划分网格质量:生成高质量的网格,避免过度拉伸或扭曲。
网格细化:在关键区域进行网格细化,提高模拟精度。
物理模型选择流动模型:根据流动特性选择合适的流动模型,如k-ε、k-ω等。
湍流模型:选择适合流动特性的湍流模型。
Fluent求解设置求解器配置压力-速度耦合:选择合适的耦合求解器,如SIMPLE、PISO等。
迭代方法:设置适当的迭代方法和收敛标准。
监控和收敛残差监控:监控残差曲线,判断模拟是否收敛。
收敛标准:根据问题特性设置合理的收敛标准。
学习Fluent的经验汇总
学习Fluent的经验汇总1 现在用FLUENT的UDF来加入模块,但是用compiled udf时,共享库老是连不上?解决办法:1〉你的计算机必须安装C语言编译器。
2〉请你按照以下结构构建文件夹和存放文件:libudf/src/*.c (*.c为你的源程序);libudf/ntx86/2d(二维为2d,三维为3d)/makefile(由makefile_nt.udf改过来的)libudf/ntx86/2d(二维为2d,三维为3d)/user_nt.udf(对文件中的SOURCE,VERSION,P ARALLEL_NODE进行相应地编辑)3〉通过命令提示符进入文件夹libudf/ntx86/2d/中,运行C语言命令nmake,如果C预言编译器按装正确和你的源程序无错误,那么此时会编译出Fluent需要的库文件(*.lib)这时再启动Fluent就不会出错了。
2 在使用UDF中用编译连接,按照帮助文件中给出的步骤去做了,结果在连接中报错“系统找不到指定文件”。
udf 文件可能不在工作目录中,应该把它拷到工作目录下,或者输入它的全部路径.3 这个1e-3或者1e-4的收敛标准是相对而言的。
在FLUENT中残差是以开始5步的平均值为基准进行比较的。
如果你的初值取得好,你的迭代会很快收敛,但是你的残差却依然很高;但是当你改变初场到比较不同的值时,你的残差开始会很大,但随后却可以很快降低到很低的水平,让你看起来心情很好。
其实两种情况下流场是基本相同的。
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征意义的点,监测其速度,压力,温度等的变化情况。
如果变化很小,符合你的要求,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。
是否收敛不能简单看残差图,还有许多其他的重要标准,比如进出口流量差、压力系数波动等等尽管残差仍然维持在较高数值,但凭其他监测也可判断是否收敛。
最重要的就是是否符合物理事实或试验结论。
Fluent学习的总结
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-smooth/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,弹出的对话框点NO。
Fluent软件学习心得与体会
入门阶段
1.学习专业知识,奠定基石
弄清楚了软件的用途以及安装方法之后,网格生成技巧和流体力学基础知识是学习该 软件的基础。做CFD模拟的人都知道,好的网格质量非常有利于得出正确的结论,对于复杂 的物理模型,好质量网格的生成可能要占整个计算的70%的时间,因此,网格生成技巧的学 习非常重要。 要做CFD模拟,一定的流体力学知识是基础,只有这样,才能正确构建求解思路并判断 结果的可信度,同时为数学模型的建立奠定基础。
提高阶段
1.参加讨论会和浏览各相关论坛,为我所用
有了算例基础之后,这个时候要尝试自己来计算问题和解决问题。在自己独立计算的 过程中,不可避免地会遇到不懂或者不会解决的问题,这个时候可以参加小范围的讨论,如 加入软件交流群或者向相关优秀论坛进行发帖请教。 每计算完一个算例,最好认真进行小结。在和同学一起讨论交流的时候,可以通过人
入门阶段
2.学习算例及帮助文件,事半功倍
和众多其它软件一样,帮助文件是最有效的文件之一。由于帮助文件是英文的,英语 基础差的话,看起来会很吃力,建议参照几本中文教材,对照教材中的算例进行练习,这样 可以达到事半功倍的效果。算例要一个一个地啃通,并且经常做笔记有利于积累和提高。 看了一定的算例之后,再回过头来看帮助文件,会觉得非常地轻松,保持一个愉快的 心态非常有助于对软件的学习。
家的操作和讲解,可以省去很多看冗长帮助文件的时间。讨论交流的氛围非常有利于软件的
学习,会议讨论的问题和解决方法最好记录备案,如形成会议纪要的形式,这样不但可以方 便自己的学习,对后来学习者也是一笔省时ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ力的巨大财富。
提高阶段
2.弄清原理,一通百通
在自己算算例的过程中,会遇到各种各样的问题,最常见的是网格质量的问题。 如何建立较好的网格质量模型,一是可以去图书馆查阅相关的书籍,二是可以去优秀 论坛和版主一起同步进行网格划分的练习。 原理的东西对于初学者相对较难,但是随着逐步学习的经验积累以及不断对该文献的 翻阅弄通,在逐步熟悉了原理之后,你会发现计算越来越简单,你的软件应用能力也会明显 越来越强。
fluent学习心得
1. 分离式求解器和耦合式求解器:都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动,总得来说,计算高速可压时,耦合式求解器更有优势;分离式求解器中有几个模型耦合式求解器中没有,如VOF,多项混合模型等。
2. 对于绝大多数问题,选择1st-Order Implicit就已经足够了。
精度要求高时,选择2st-Order Implicit.而Explicit选项只对耦合显式求解器有效。
3. 压力都是相对压力值,相对于参考压力而言。
对于不可压流动,若边界条件中不包含有压力边界条件时,用户应设置一个参考压力位置。
计算时,fluent强制这一点的相对压力值为0.4. 选择什么样的求解器后,再选择什么样的计算模型,即通知fluent是否考虑传热,流动是无粘、层流还是湍流,是否多相流,是否包含相变等。
默认情况,fluent只进行流场求解,不求解能量方程。
5. 多相流模型:其中vof模型通过单独的动量方程和处理穿过区域的每一流体的容积比来模拟两种或三种不能混合的流体。
6. 能量方程:选中表示计算过程中要考虑热交换。
对于一般流动,如水利工程及水力机械流场分析,可不考虑传热;气流模拟时,往往要考虑。
默认状态下,fluent在能量方程中忽略粘性生成热,而耦合式求解器包含有粘性生成热。
7. 粘性模型:inviscid无粘计算;Laminar模型,层流模型;k-epsilon(2 eqn)模型,目前常用模型。
8. 材料定义:比较简单9. 边界条件:见P210-21110. 给定湍流参数:在计算区域的进口、出口及远场边界,需给定输运的湍流参数。
Turbulence specification Method项目,意为让用户指定使用哪种模型来输入湍流参数。
用户可任选其一,然后按公式计算选定的湍流参数,并作为输入。
湍流强度,湍动能k,湍动耗散率e。
11. 常用的边界条件:压力进口:适用于可压和不可压流动,用于进口的压力一直但流量或速度未知的情况。
Fluent软件学习心得与体会
Fluent软件学习心得与体会Fluent软件学习心得与体会作为一名工科学生,学习和掌握流体力学相关的软件工具是非常重要的。
在这方面,ANSYS Fluent软件是被广泛使用的一款流体仿真软件,它具有强大的求解能力和友好的用户界面。
在我深入学习并应用这款软件的过程中,我积累了许多宝贵的心得体会,现在将和大家分享一下。
首先,我认为系统性学习和理解基本原理是掌握Fluent软件的关键。
在开始使用这款软件之前,我先通过翻阅相关的教材和视频教程了解了流体力学的基本理论和模型。
这让我对软件中的各项参数和模型有了更深刻的认识,并且使我能够更好地应用软件解决流体力学问题。
其次,Fluent软件的用户界面相对来说算是比较友好和直观的。
但在实际使用中,我发现了一些需要注意的地方。
首先是网格的设置,合理的网格划分对于数值模拟的结果准确性有着重要的影响。
我学会了在软件中使用不同的网格生成方法,并且根据具体的问题进行优化。
其次是模型选择和边界条件的设定。
在使用Fluent软件时,根据实际问题需求选择合适的模型,并设置合理的边界条件是非常重要的。
我在实践中不断尝试和调整,逐渐掌握了这些技巧。
另外,Fluent软件提供了丰富的后处理功能,能够对仿真结果进行多种可视化展示。
在我的学习过程中,我学会了使用软件中的不同后处理工具,如云图、曲线图、剖面图等,来直观地展示流场的各项参数。
这些可视化结果帮助我更深入地理解流体动力学的本质,并且能够有效地与实际问题进行对比,进一步提升仿真结果的准确性。
另外,Fluent软件不仅仅用于传统的流体动力学问题仿真,还可以用于多学科领域的耦合问题仿真。
例如,我曾经用Fluent软件进行了流体与固体的热传导耦合问题的仿真计算。
通过这个实践,我发现Fluent软件能够与其他ANSYS软件进行无缝的耦合,实现多学科问题的综合求解。
这为解决更加复杂的实际工程问题提供了很大的方便。
总的来说,学习和应用Fluent软件使我在流体力学领域的研究和实践中受益匪浅。
fluent使用总结(本站推荐)
fluent使用总结(本站推荐)第一篇:fluent使用总结(本站推荐)3.1计算流体力学基础与FLUENT软件介绍 3.1.1计算流体力学基础计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是利用数值方法通过计算机求解描述流体运动的数学方程,揭示流体运动的物理规律,研究定常流体运动的空间物理特性和非定常流体运动的时空物理特征的学科[}ss}。
其基本思想可以归纳为:把原来在时间域和空间域上连续的物理量的场,如速度场和压力场,用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替,通过一定的原则和方式建立起关十这些离散点上场变量之间的关系的代数方程组,然后求解代数方程组获得场变量的近似值[f=}}l计算流体力学可以看作是在流动基本方程(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仿真。
通过这种数值仿真,可以得到流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度和浓度等)的分布以及这些物理量随时间的变化规律。
还可计算出相关的其它物理量,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。
过去,流体力学的研究主要有实验研究和理论分析两种方法。
实验研究主要以实验为研究手段,得到的结果真实可信,是理论分析和数值计算的基础,其重要性不容低估。
然}fu实验往往受到模型尺寸、流场扰动和测量精度等的限制,有时可能难以通过实验的方法得到理想的结果。
此外,实验往往经费投入较大、人力和物力耗费较大及周期较长;理论分析方法通常是利用简化的流动模型假设,给出所研究问题的解析解或简化方程。
然}fu随着时代的发展,这些方法已不能很好地满足复杂非线性流体运动规律的研究。
理论分析方法的优点是所得结果具有普遍适用性,各种影响因素清晰可见,是指导试验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。
但是,它往往要求对计算对象进行抽象和简化,才有可能得出理论解。
}fU对十非线性情况,只有少数流动才能得到解析结果。
Fluent学习总结
FLUENT学习总结1 概述:FLUENT是目前处于世界领先地位的商业CFD软件包之一,最初由FLUENT Inc.公司发行。
2006年2月ANSYS Inc.公司收购FLUENT Inc.公司后成为全球最大的CAE软件公司。
FLUENT是一个用于模拟和分析复杂几何区域内的流体流动与传热现象的专用软件。
FLUENT提供了灵活的网格特性,可以支持多种网格。
用户可以自由选择使用结构化或者非结构化网格来划分复杂的几何区域,例如针对二维问题支持三角形网格或四边形网格;针对三维问题支持四面体、六面体、棱锥、楔形、多面体网格;同时也支持混合网格。
用户可以利用FLUENT提供的网格自适应特性在求解过程中根据所获得的计算结果来优化网格。
FLUENT是使用C语言开发的,支持并行计算,支持UNIX和Windows等多种平台,采用用户/服务器的结构,能够在安装不同操作系统的工作站和服务器之间协同完成同一个任务。
FLUENT通过菜单界面与用户进行交互,用户可以通过多窗口的方式随时观察计算的进程和计算结果。
计算结果可以采用云图、等值线图、矢量图、剖面图、XY散点图、动画等多种方式显示、存贮和打印,也可以将计算结果保存为其他CFD软件、FEM软件或后处理软件所支持的格式。
FLUENT还提供了用户编程接口,用户可以在FLUENT的基础上定制、控制相关的输入输出,并进行二次开发。
1.1 FLUENT软件包的组成针对不同的计算对象,CFD软件都包含有3个主要功能部分:前处理、求解器、后处理。
其中前处理是指完成计算对象的建模、网格生成的程序;求解器是指求解控制方程的程序;后处理是指对计算结果进行显示、输出的程序。
FLUENT软件是基于CFD软件的思想设计的。
FLUENT软件包主要由GAMBIT、Tgrid、Filters、FLUENT几部分组成。
(1)前处理器。
包括GAMBIT、Tgrid和Fliters。
其中GAMBIT是由FLUENT Inc.公司自主开发的专用CFD前置处理器,用于模拟对象的几何建模以及网格生成。
FLUENT的学习总结
FLUENT软件的学习总结通过这段时间对FLUENT软件的学习,我发现这个软件有庞大的参数设置和边界条件设置,同时要应用好这个软件也需要扎实的流体力学、传热学、导热学等基础知识。
在逐步的学习和摸索的过程中我总结有以下几个核心问题需要面对和研究。
第一.GAMBIT软件中的边界设置错误问题当在gambit中进行边界条件的设置时,路面上方十米处设置辐射源时,只要选择RADIATOR在网格输出时就会出现错误的提示,如选择WALL来作为边界,或者选择其它项时则不会出现这种情况。
请教一些人后,有人认为是网格划分的问题,认为对于网格的划分,要求控制网格的密度,可以遵循从线到面的原则,不能将所有边的网格点都定死,必须有一些边不定义网格,如四边形区域,一般只定义相邻两个边的网格,但是我在重新划分后还是不能解决。
后来在gambit2.3.16版本下运行也出现同样的问题。
所以现在对辐射面还是暂时设定为WALL,这直接影响到在msh文件导入fluent 后的边界条件设置。
同时在导入FLUENT也会出现如下的错误提示。
第二.Fluent中辐射模型的选用FLUENT 中可以用5 种模型计算辐射换热问题。
这5 种模型分别是离散换热辐射模型(DTRM)、P-1 辐射模型、Rosseland 辐射模型、表面辐射(S2S)模型和离散坐标(DO)辐射模型。
这五种模型究竟哪一种最适合路面对空气辐射的情况,由于没找到相关的算例,只能预估选择模型,根据看一些辐射算例和相关论坛,总结出要从以下几个方面去考虑:(1)光学厚度:可以用光学厚度(optical thickness)作为选择辐射模型的一个指标,看到一些论坛上关于光学厚度选模型的文章,由于我的模型的介质是空气,而空气的光学厚度相对其他介质比较小,所以选用P-1 模型或DO 模型,DO 模型的计算范围更大,但是同时计算量也更大,对计算机要求更高。
(2)散射:P-1、Rosseland 和DO 模型均可以计算散射问题,而DTRM 模型则忽略了散射的影响。
Fluent学习总结
0 起因接触Fluent这款软件不到两年。
在此之前一直在使用CFX。
CFX的使用时间其实也不到三个月,伴随着项目的结束也自然的放下了。
再那之前,我甚至还不知道什么是CFX,什么是CFD。
研一的一整年基本上没去过实验室,整天就是在教室或寝室中度过,上课之余玩玩游戏,我以为研究生三年就会这么度过,日子过得很空虚。
我的真正导师并没有什么项目,说出来也许很好笑,在整个研一一年里,我都没有见过他,可以说是一个传奇中的人物,他将我委托给另外一个老师。
当时我不知道这些情况,是后来老师告诉我的我才明白。
先不讲这些无关的。
当时虽然每天上上课打打游戏,表面上看起来日子过得很惬意,其实玩过游戏的人都清楚,玩的时候感觉很过瘾,退出来感觉更无聊。
我当时也是那样,看到其他同学在学习之余跟着老师做项目,学习一些新的东西,其实心里也是蛮羡慕的。
08年4月的一天,老师(不是我的导师,是带我的那位老师)突然打电话让我去他办公室,想和我谈谈。
我当时心情有点紧张还有点期盼。
不到半个小时,我来到老师的办公室,老师五十多岁了,挺和蔼可亲的,几句话就让我放松下来了,然后他问我:“你这三年有什么打算?”。
我当时不知道如何回答,想了半天,说了一句:“老师,我不想像现在这样整天混下去了”。
老师说:“你该进实验室了!”。
那时候不像现在实验室的电脑多得找不到人使用,其实那时电脑还是勉强够研二研三的使用。
第二天,我去了实验室,看了下具体情况,由于我本人性格比较内向,不善于与别人交流,所以看到实验室的位置不够后,连老师的正牌研一的学生都没有位子,我觉得我还是等两个月后研三的毕业了腾出地方了再进实验室了。
其实老师和我谈话的时候问了一下我的基础怎么样,还说实验室现在基本上搞的都是流体,问我有没有兴趣往流体方向发展。
我现在都记不大清楚当初是怎么回答的了,大概意思好像是没问题。
我这个人平时喜欢挑战,可能是无知者无畏吧,当时我对流体模拟是什么都不知道,连流体力学都没有接触过。
FLUENT的学习总结
FLUENT软件的学习总结通过这段时间对FLUENT软件的学习,我发现这个软件有庞大的参数设置和边界条件设置,同时要应用好这个软件也需要扎实的流体力学、传热学、导热学等基础知识。
在逐步的学习和摸索的过程中我总结有以下几个核心问题需要面对和研究。
第一.GAMBIT软件中的边界设置错误问题当在gambit中进行边界条件的设置时,路面上方十米处设置辐射源时,只要选择RADIATOR在网格输出时就会出现错误的提示,如选择WALL来作为边界,或者选择其它项时则不会出现这种情况。
请教一些人后,有人认为是网格划分的问题,认为对于网格的划分,要求控制网格的密度,可以遵循从线到面的原则,不能将所有边的网格点都定死,必须有一些边不定义网格,如四边形区域,一般只定义相邻两个边的网格,但是我在重新划分后还是不能解决。
后来在gambit2.3.16版本下运行也出现同样的问题。
所以现在对辐射面还是暂时设定为WALL,这直接影响到在msh文件导入fluent 后的边界条件设置。
同时在导入FLUENT也会出现如下的错误提示。
第二.Fluent中辐射模型的选用FLUENT 中可以用5 种模型计算辐射换热问题。
这5 种模型分别是离散换热辐射模型(DTRM)、P-1 辐射模型、Rosseland 辐射模型、表面辐射(S2S)模型和离散坐标(DO)辐射模型。
这五种模型究竟哪一种最适合路面对空气辐射的情况,由于没找到相关的算例,只能预估选择模型,根据看一些辐射算例和相关论坛,总结出要从以下几个方面去考虑:(1)光学厚度:可以用光学厚度(optical thickness)作为选择辐射模型的一个指标,看到一些论坛上关于光学厚度选模型的文章,由于我的模型的介质是空气,而空气的光学厚度相对其他介质比较小,所以选用P-1 模型或DO 模型,DO 模型的计算范围更大,但是同时计算量也更大,对计算机要求更高。
(2)散射:P-1、Rosseland 和DO 模型均可以计算散射问题,而DTRM 模型则忽略了散射的影响。
FLUENT学习经验总结(狠珍贵,学长传授)
1对于刚接触到FLUENT新手来说,面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help,如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢?答:学习任何一个软件,对于每一个人来说,都存在入门的时期。
认真勤学是必须的,什么是最好的学习方法,我也不能妄加定论,在此,我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下,希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。
由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计,老师给了我一本书,韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》,当然,学这本书之前必须要有两个条件,第一,具有流体力学的基础,第二,有FLUENT 安装软件可以应用。
然后就照着书上二维的计算例子,一个例子,一个步骤地去学习,然后学习三维,再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。
不能急于求成,从前处理器GAMBIT,到通过FLUENT进行仿真,再到后处理,如TECPLOT,进行循序渐进的学习,坚持,效果是非常显著的。
如果身边有懂得FLUENT的老师,那么遇到问题向老师请教是最有效的方法,碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。
另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的,两者结合起来学习效果更好。
2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语:理想流体和粘性流体;牛顿流体和非牛顿流体;可压缩流体和不可压缩流体;层流和湍流;定常流动和非定常流动;亚音速与超音速流动;热传导和扩散等。
A.理想流体(Ideal Fluid)和粘性流体(Viscous Fluid):流体在静止时虽不能承受切应力,但在运动时,对相邻的两层流体间的相对运动,即相对滑动速度却是有抵抗的,这种抵抗力称为粘性应力。
流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度,或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。
粘性的大小依赖于流体的性质,并显著地随温度变化。
实验表明,粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。
当流体的粘性较小(实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的),运动的相对速度也不大时,所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。
FLUENT学习方法精华总结
1.学习方法首先看两本教材,然后开始看软件的说明。
如果说要提高效率的话,在阅读说明的时候可以先读完Getting Start Guide部分,然后大致先浏览一下User's Guide,之后重点过一遍Tutorial Guide。
而且我建议Tutorial Guide部分不要因为跟自己的实际使用的模块不一样就跳过,因为实际上每一个Tutorial 都会有前处理后处理,这一部分是通用的。
就算是模型部分,你也难保课题在进行过程中会需要换模型,你现在做一天算例,心里有数了,以后想尝试改变模型时心里也有底。
我个人前前后后应该是将Tutorial Guide部分的算例做了近三遍,第一遍基本按操作说明一步一步来。
第一遍做下来对于Fluent这个软件的大体逻辑就有个数了。
注意这里有一个问题,那就是计算流体力学的逻辑和软件的操作逻辑还不能等同的。
这里涉及到一个数学模型在软件层面的具体实现路径的问题。
所以你即使学过计算流体力学的课程,细致地做一遍Tutorial Guide部分的算例我觉得也是有很大的必要的。
完成Tutorial Guide的第一遍演练之后,我就回头开始看User's Guide部分,并且边看边做第二遍算例演练。
两个部分说明互相对照,开始明白每一步操作的实际目的是什么。
渐渐知道自己在干什么了。
这一个阶段会推进的比较慢,因为来回对照着做,太快了也不现实,所以需要静下心来做。
第二遍完成之后,我在做第三的时候,则基本可以脱离操作说明,来完成设计了和计算了。
而且User's Guide于自己课题相关的内容也基本仔细读过了。
这样大体就可以进入下一个阶段了。
第三个阶段就是要真正利用Fluent计算自己的算例了。
这里涉及到每个人模拟的具体物理过程,基本上大家在了解了Fluent有哪一些具体模块之后,也就清楚自己需要使用哪一个。
第一步可以尽量尝试简单的几何模型以及初始条件和便捷条件。
首要的目标是能够开始计算,模型跑通了才行。
Fluent-学习心得
Fluent 学习心得仅仅就我接触过得谈谈对fluent的认识,并说说哪些用户适合用,哪些不适合fluent对我来说最麻烦的不在里面的设置,因为我本身解决的就是高速流动可压缩N-S方程,而且本人也是学力学的,诸如边界条件设置等概念还是非常清楚的同时我接触的流场模拟,都不会有很特别的介质,所以设置起来很简单。
对我来说,颇费周折的是gambit做图和生成网格,并不是我不会,而是gambit对作图要求的条件很苛刻,也就是说,稍有不甚,就前功尽弃,当然对于计算流场很简单的用户,这不是问题。
有时候好几天生成不了的图形,突然就搞定了,逐渐我也总结了一点经验,就是要注意一些小的拐角地方的图形,有时候做布尔运算在图形吻合的地方,容易产生一些小的面最终将导致无法在此生成网格,fluent里面的计算方法是有限体积法,而且我觉得它在计算过程中为了加快收敛速度,采取了交错网格,这样,计算精度就不会很高。
同时由于非结构网格,肯定会导致计算精度的下降,所以我一贯来认为在fluent里面选取复杂的粘性模型和高精度的格式没有任何意义,除非你的网格做的非常好。
而且fluent5.5以前的版本(包括5。
5),其物理模型,(比如粘性流体的几个模型)都是预先设定的,所以,对于那些做探索性或者检验新方法而进行的模拟,就不适合用。
同时gambit做网格,对于粘性流体,特别是计算湍流尺度,或者做热流计算来说其网格精度一般是不可能满足的,除非是很小的计算区域。
所以,用fluent做的比较复杂一点的流场(除了经典的几个基本流场)其计算所得热流,湍流,以及用雷诺应力模拟的粘性都不可能是准确的,这在物理上和计算方法已经给fluent判了死刑,有时候看到很多这样讨论的文章,觉得大家应该从物理和力学的本质上考虑问题。
但是,fluent往往能计算出量级差不多的结果,我曾经做了一个复杂的飞行器热流计算,高超音速流场,得到的壁面热流,居然在量级上是吻合的,但是,从计算热流需要的壁面网格精度来判断,gambit所做的网格比起壁面网格所满足的尺寸的要大了至少2个数量级,我到现在还不明白fluent是怎么搞的。
fluent总结
解决问题的步骤确定所解决问题的特征之后,你需要以下几个基本的步骤来解决问题:1.创建网格.2.运行合适的解算器:2D、3D、2DDP、3DDP。
3.输入网格4.检查网格5.选择解的格式6.选择需要解的基本方程:层流还是湍流(无粘)、化学组分还是化学反应、热传导模型等7.确定所需要的附加模型:风扇,热交换,多孔介质等。
8..指定材料物理性质8.指定边界条件9.调节解的控制参数10.初始化流场11.计算解12.检查结果13.保存结果14.必要的话,细化网格,改变数值和物理模型。
在所有计算机操作系统上FLUENT都包含这两个解算器。
大多数情况下,单精度解算器高效准确,但是对于某些问题使用双精度解算器更合适。
下面举几个例子:如果几何图形长度尺度相差太多(比如细长管道),描述节点坐标时单精度网格计算就不合适了;如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成(比如:汽车的集管)平均压力不大,但是局部区域压力却可能相当大(因为你只能设定一个全局参考压力位置),此时采用双精度解算器来计算压差就很有必要了。
对于包括很大热传导比率和(或)高比率网格的成对问题,如果使用单精度解算器便无法有效实现边界信息的传递,从而导致收敛性和(或)精度下降coupled是耦合的意思,指同能量方程一起求解,而segrated是动量方程、压力方程和能量方程分开单独求解,迭代求解。
一般能用耦合的时候尽量用,精度高。
而分段并行求解一般精度低。
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软件捕捉坐标网格线相交点功能。
Snap:FLUENT求解器设置主要包括:1、压力-速度耦合方程格式选择2、对流插值 3、梯度插值 4、压力插值下面对这几种设置做详细说明。
fluent经验总结
fluent经验总结1什么叫松弛因⼦?松弛因⼦对计算结果有什么样的影响?它对计算的收敛情况⼜有什么样的影响?1、亚松驰(Under Relaxation):所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上⼀层次结果的差值作适当缩减,以避免由于差值过⼤⽽引起⾮线性迭代过程的发散。
⽤通⽤变量来写出时,为松驰因⼦(Relaxation Factors)。
《数值传热学-214》2、FLUENT中的亚松驰:由于FLUENT所解⽅程组的⾮线性,我们有必要控制的变化。
⼀般⽤亚松驰⽅法来实现控制,该⽅法在每⼀部迭代中减少了的变化量。
亚松驰最简单的形式为:单元内变量等于原来的值加上亚松驰因⼦a与变化的积, 分离解算器使⽤亚松驰来控制每⼀步迭代中的计算变量的更新。
这就意味着使⽤分离解算器解的⽅程,包括耦合解算器所解的⾮耦合⽅程(湍流和其他标量)都会有⼀个相关的亚松驰因⼦。
在FLUENT中,所有变量的默认亚松驰因⼦都是对⼤多数问题的最优值。
这个值适合于很多问题,但是对于⼀些特殊的⾮线性问题(如:某些湍流或者⾼Rayleigh数⾃然对流问题),在计算开始时要慎重减⼩亚松驰因⼦。
使⽤默认的亚松驰因⼦开始计算是很好的习惯。
如果经过4到5步的迭代残差仍然增长,你就需要减⼩亚松驰因⼦。
有时候,如果发现残差开始增加,你可以改变亚松驰因⼦重新计算。
在亚松驰因⼦过⼤时通常会出现这种情况。
最为安全的⽅法就是在对亚松驰因⼦做任何修改之前先保存数据⽂件,并对解的算法做⼏步迭代以调节到新的参数。
最典型的情况是,亚松驰因⼦的增加会使残差有少量的增加,但是随着解的进⾏残差的增加⼜消失了。
如果残差变化有⼏个量级你就需要考虑停⽌计算并回到最后保存的较好的数据⽂件。
注意:粘性和密度的亚松驰是在每⼀次迭代之间的。
⽽且,如果直接解焓⽅程⽽不是温度⽅程(即:对PDF计算),基于焓的温度的更新是要进⾏亚松驰的。
要查看默认的亚松弛因⼦的值,你可以在解控制⾯板点击默认按钮。
对于⼤多数流动,不需要修改默认亚松弛因⼦。
关于Fluent的学习体会1
学习体会从一开始接触到计算流体力学起,我感到了一股压力。
因为在图书馆中少有关于这一类的书籍,而且之前也没有关注过这一方面,所以一开始我就有点不知所措。
之后从图书馆借到一本关于此专业的书,由于过于的偏向于理论介绍,因此说实话根本就看不下去……期中,我还是粗浅的了解到了一些流体力学方面的知识(除了课上讲过的)。
《工程计算流体力学(Computation Fluid Dynamics for Engineers)》(唐森·萨波茨)。
看到最多的就是Navier—Stokes(NS方程组)方程组中的连续性方程。
“流体的属性会随着温度的变化而变化,因此连续性方程、动量方程与能量方程需耦合……”还有NS方程的积分形式,粘性应力张量形式,理想气体条件等等。
其中尤为偏微分方程居多,所以只是走马观花的浏览了一下,并没有真正深入的了解或者尝试去理解。
还有一些就是关于守恒方程的分类,对于不可压流动,NS方程是椭圆形。
“通过简单的旋转和拉伸变换,平面中的椭圆方程可以简化为拉普拉斯算子(……)”之类的,都比较的杂乱,没有一个简单的体系来支撑。
我觉得现在在理论学习方面遇到的最大问题就是不会把书上的知识串联起来,形成一个完整的知识体系,如果那样的话我觉得学习会比较的有兴趣。
在国庆之后到现在我还没有打开过这本书,我心里一直很纠结,而且说实话大三的专业课也不是很轻松的能够理解的……《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》(韩占忠等编)这本书是我从研究生那借到的,到现在还没还。
因为我觉得这本书比较贴近实际而且书中前几节的内容十分的详细,关于不同模型网格设计的每一个步骤都很详细,所以我可以花比较多的时间在这上面。
而且第一章的概论也比较的简洁,但其中也出现了很多的问题。
1.第一步在Gambit中TOOLS……设置网格的初步形状时,输入相应的数值后(apply),出现在Gambit工作面中的网格没有完全的显示,一开始不知道如何解决,因为教材中没有解决相应问题的提示,只能自己摸索。
(完整word版)fluent经验之谈(过来人的总结)
(完整word版)fluent经验之谈(过来人的总结)continuity不收敛的问题(1)连续性方程不收敛是怎么回事?在计算过程中其它指数都收敛了,就continuity不收敛是怎么回事。
这和fluent程序的求解方法SIMPLE有关。
SIMPLE根据连续方程推导出压力修正方法求解压力。
由于连续方程中流场耦合项被过渡简化,使得压力修正方程不能准确反映流场的变化,从而导致该方程收敛缓慢。
你可以试验SIMPLEC方法,应该会收敛快些。
在计算模拟中,continuity总不收敛,除了加密网格,还有别的办法吗?别的条件都已经收敛了,就差它自己了,还有收敛的标准是什么?是不是到了一定的尺度就能收敛了,比如10-e5具体的数量级就收敛了continuity是质量残差,具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别,如果别的条件收敛了,就差它。
可以点report,打开里面FLUX选项,算出进口与出口的质量流量差,看它是否小于0.5%.如果小于,可以判断它收敛.(2) fluent残差曲线图中continuity是什么含义?是质量守恒方程的反映,也就是连续性的残差。
这个收敛的快并不能说明你的计算就一定正确,还要看动量方程的迭代计算。
表示某次迭代与上一次迭代在所有cells积分的差值,continuty表示连续性方程的残差(3) 正在学习Fluent,模拟圆管内的流动,速度入口,出口outflow 运行后xy的速度很快就到1e-06了,但是continuity老是降不下去,维持在1e-00和1e-03之间,减小松弛因子好像也没什么变化大家有什么建议吗?你查看了流量是否平衡吗?在report->flux里面操作,mass flow rate,把所有进出口都选上,compute一下,看看nut flux是什么水平,如果它的值小于总进口流量的1%,并且其他检测量在继续迭代之后不会发生波动,也可以认为你的解是收敛的。
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1对于刚接触到FLUENT新手来说,面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help,如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢?答:学习任何一个软件,对于每一个人来说,都存在入门的时期。
认真勤学是必须的,什么是最好的学习方法,我也不能妄加定论,在此,我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下,希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。
由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计,老师给了我一本书,韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》,当然,学这本书之前必须要有两个条件,第一,具有流体力学的基础,第二,有FLUENT 安装软件可以应用。
然后就照着书上二维的计算例子,一个例子,一个步骤地去学习,然后学习三维,再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。
不能急于求成,从前处理器GAMBIT,到通过FLUENT进行仿真,再到后处理,如TECPLOT,进行循序渐进的学习,坚持,效果是非常显著的。
如果身边有懂得FLUENT的老师,那么遇到问题向老师请教是最有效的方法,碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。
另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的,两者结合起来学习效果更好。
2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语:理想流体和粘性流体;牛顿流体和非牛顿流体;可压缩流体和不可压缩流体;层流和湍流;定常流动和非定常流动;亚音速与超音速流动;热传导和扩散等。
A.理想流体(Ideal Fluid)和粘性流体(Viscous Fluid):流体在静止时虽不能承受切应力,但在运动时,对相邻的两层流体间的相对运动,即相对滑动速度却是有抵抗的,这种抵抗力称为粘性应力。
流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度,或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。
粘性的大小依赖于流体的性质,并显著地随温度变化。
实验表明,粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。
当流体的粘性较小(实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的),运动的相对速度也不大时,所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。
此时我们可以近似地把流体看成无粘性的,这样的流体称为理想流体。
十分明显,理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。
这样对于粘性而言,我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。
应该强调指出,真正的理想流体在客观实际中是不存在的,它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。
B.牛顿流体(Newtonian Fluid)和非牛顿流体(non-Newtonian Fluid):日常生活和工程实践中最常遇到的流体其切应力与剪切变形速率符合下式的线性关系,称为牛顿流体。
而切应力与变形速率不成线性关系者称为非牛顿流体。
图2-1(a)中绘出了切应力与变形速率的关系曲线。
其中符合上式的线性关系者为牛顿流体。
其他为非牛顿流体,非牛顿流体中又因其切应力与变形速率关系特点分为膨胀性流体(Dilalant),拟塑性流体(Pseudoplastic),具有屈服应力的理想宾厄流体(Ideal Bingham Fluid)和塑性流体(Plastic Fluid)等。
通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等均为非牛顿流体。
非牛顿流体的研究在化纤、塑料、石油、化工、食品及很多轻工业中有着广泛的应用。
图2-1(b)还显示出对于有些非牛顿流体,其粘滞特性具有时间效应,即剪切应力不仅与变形速率有关而且与作用时间有关。
当变形速率保持常量,切应力随时间增大,这种非牛顿流体称为震凝性流体(Rheopectic Fluid)。
当变形速率保持常量而切应力随时间减小的非牛顿流体则称为触变性流体(Thixotropic Fluid)。
C.可压缩流体(Compressible Fluid)和不可压缩流体(Incompressible Fluid):在流体的运动过程中,由于压力、温度等因素的改变,流体质点的体积(或密度,因质点的质量一定),或多或少有所改变。
流体质点的体积或密度在受到一定压力差或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。
真实流体都是可以压缩的。
它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。
例如水在100个大气压下,容积缩小0.5%,温度从20°变化到100°,容积降低4%。
因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。
但是在某些特殊问题中,例如水中爆炸或水击等问题,则必须把液体看作是可压缩的。
气体的压缩性比液体大得多,所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。
但是如果压力差较小,运动速度较小,并且没有很大的温度差,则实际上气体所产生的体积变化也不大。
此时,也可以近似地将气体视为不可压缩的。
在可压缩流体的连续方程中含密度,因而可把密度视为连续方程中的独立变量进行求解,再根据气体的状态方程求出压力。
不可压流体的压力场是通过连续方程间接规定的。
由于没有直接求解压力的方程,不可压流体的流动方程的求解具有其特殊的困难。
D. 层流(Laminar Flow)和湍流(Turbulent Flow):实验表明,粘性流体运动有两种形态,即层流和湍流。
这两种形态的性质截然不同。
层流是流体运动规则,各部分分层流动互不掺混,质点的轨线是光滑的,而且流动稳定。
湍流的特征则完全相反,流体运动极不规则,各部分激烈掺混,质点的轨线杂乱无章,而且流场极不稳定。
这两种截然不同的运动形态在一定条件下可以相互转化。
E. 定常流动(Steady Flow)和非定常流动(Unsteady Flow):以时间为标准,根据流体流动的物理量(如速度、压力、温度等)是否随时间变化,将流动分为定常与非定常两大类。
当流动的物理量不随时间变化,为定常流动;反之称为非定常流动。
定常流动也称为恒定流动,或者稳态流动;非定常流动也称为非恒定流动、非稳态流动。
许多流体机械在起动或关机时的流体流动一般是非定常流动,而正常运转时可看作是定常流动。
F. 亚音速流动(Subsonic)与超音速流动(Supersonic):当气流速度很大,或者流场压力变化很大时,流体就受到了压速性的影响。
马赫数定义为当地速度与当地音速之比。
当马赫数小于1时,流动为亚音速流动;当马赫数远远小于1(如M<0.1)时,流体的可压速性及压力脉动对密度变化影响都可以忽略。
当马赫数接近1时候(跨音速),可压速性影响就显得十分重要了。
如果马赫数大于1,流体就变为超音速流动。
FLUENT对于亚音速,跨音速以及超音速等可压流动都有模拟能力。
G. 热传导(Heat Transfer)及扩散(Diffusion):除了粘性外,流体还有热传导及扩散等性质。
当流体中存在温度差时,温度高的地方将向温度低的地方传送热量,这种现象称为热传导。
同样地,当流体混合物中存在组元的浓度差时,浓度高的地方将向浓度低的地方输送该组元的物质,这种现象称为扩散。
流体的宏观性质,如扩散、粘性和热传导等,是分子输运性质的统计平均。
由于分子的不规则运动,在各层流体间交换着质量、动量和能量,使不同流体层内的平均物理量均匀化,这种性质称为分子运动的输运性质。
质量输运宏观上表现为扩散现象,动量输运表现为粘性现象,能量输运表象为热传导现象。
理想流体忽略了粘性,即忽略了分子运动的动量输运性质,因此在理想流体中也不应考虑质量和能量输运性质——扩散和热传导,因为它们具有相同的微观机制。
3在数值模拟过程中,离散化的目的是什么?如何对计算区域进行离散化?离散化时通常使用哪些网格?如何对控制方程进行离散?离散化常用的方法有哪些?它们有什么不同?首先说一下CFD的基本思想:把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场,如速度场,压力场等,用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替,通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组,然后求解代数方程组获得场变量的近似值。
然后,我们再讨论下这些题目。
离散化的目的:我们知道描述流体流动及传热等物理问题的基本方程为偏微分方程,想要得它们的解析解或者近似解析解,在绝大多数情况下都是非常困难的,甚至是不可能的,就拿我们熟知的Navier-Stokes方程来说,现在能得到的解析的特解也就70个左右;但为了对这些问题进行研究,我们可以借助于我们已经相当成熟的代数方程组求解方法,因此,离散化的目的简而言之,就是将连续的偏微分方程组及其定解条件按照某种方法遵循特定的规则在计算区域的离散网格上转化为代数方程组,以得到连续系统的离散数值逼近解。
计算区域的离散及通常使用的网格:在对控制方程进行离散之前,我们需要选择与控制方程离散方法相适应的计算区域离散方法。
网格是离散的基础,网格节点是离散化的物理量的存储位置,网格在离散过程中起着关键的作用。
网格的形式和密度等,对数值计算结果有着重要的影响。
一般情况下,二维问题,有三角形单元和四边形,三位问题中,有四面体,六面体,棱锥体,楔形体及多面体单元。
网格按照常用的分类方法可以分为:结构网格,非结构网格,混合网格;也可以分为:单块网格,分块网格,重叠网格;等等。
上面提到的计算区域的离散方法要考虑到控制方程的离散方法,比如说:有限差分法只能使用结构网格,有限元和有限体积法可以使用结构网格也可以使用非结构网格。
控制方程的离散及其方法:上面已经提到了离散化的目的,控制方程的离散就是将主控的偏微分方程组在计算网格上按照特定的方法离散成代数方程组,用以进行数值计算。
按照应变量在计算网格节点之间的分布假设及推到离散方程的方法不同,控制方程的离散方法主要有:有限差分法,有限元法,有限体积法,边界元法,谱方法等等。
这里主要介绍最常用的有限差分法,有限元法及有限体积法。
(1)有限差分法(Finite Difference Method,简称FDM)是数值方法中最经典的方法。
它是将求解域划分为差分网格,用有限个网格节点代替连续的求解域,然后将偏微分方程(控制方程)的导数用差商代替,推导出含有离散点上有限个未知数的差分方程组。
求差分方程组(代数方程组)的解,就是微分方程定解问题的数值近似解,这是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法。
这种方法发展较早,比较成熟,较多用于求解双曲型和抛物型问题(发展型问题)。
用它求解边界条件复杂,尤其是椭圆型问题不如有限元法或有限体积法方便。
(2)有限元法(Finite Element Method,简称FEM)与有限差分法都是广泛应用的流体力学数值计算方法。
有限元法是将一个连续的求解域任意分成适当形状的许多微小单元,并于各小单元分片构造插值函数,然后根据极值原理(变分或加权余量法),将问题的控制方程转化为所有单元上的有限元方程,把总体的极值作为个单元极值之和,即将局部单元总体合成,形成嵌入了指定边界条件的代数方程组,求解该方程组就得到各节点上待求的函数值。