fluent教程 第二章,基本方程解析
fluent教程 第二章,基本方程解析
房间5米宽，3米高 换热器高度1米
密度随温度变化： 1，多项式拟合密度随温度变化
a0 a1T a2T 2 a3T 3 ...
2，理想气体 3，不可压缩理想气体。。。。
4 3.5 3
空气
POLYNOMIAL FIT DATA: Pwr,Coef 0 | 1.068325923373E+001 1 | -1.242011989331E-001 2 | 7.162733710290E-004 3 | -2.188174783828E-006 4 | 3.386736047985E-009 5 | -2.088821851188E-012
流体1
流体2
Fluent求解的能量方程
• 能量方程
T ( E) (ui ( E p )) (keff ) h j J j u j ( ij )eff S h t xi xi xi j
u i2 E h 2 p
理想气体
h m j h j
0 0 0
0
浮力驱动流计算用户输入
• 求解能量方程(define-models-Energy) • 激活重力加速度项（define-operating conditions） • 决定流体（理想气体，不可压缩理想气体 （operating pressure不能设零） • 密度设定（给定密度与温度之间关系， Boussinesq假设中，给定参考密度和热膨 胀系数）
Density
2.5 2 1.5 1 100 200
300
400
Temperature
Y方向速度等值线
流函数等值线
自然对流问题举例
• 房间内内热源问题
FLUENT软件使用说明
FLUENT软件使⽤说明FLUENT问题：⼀、计算思路建模流场⽹格分区、结构、尺⼨边界模型离散迭代处理分析⼆、求解问题⼆维三维理想⽓体层流湍流⼆相流化学反应三、学些⽅法典型实例具体问题学习⼩节：CFD 分析的基本步骤1. 定义⽬标模型2. 确定模型区域3.选择合适的求解器◆⼆者都可⽤于⼴泛的流体计算，但⼀般情况下发：●segregated ：适⽤于不可压及微可压流。
只使⽤隐式格式。
●coupled ：适⽤于⾼速可压流，有强体积⼒的耦合流以及密⽹格问题。
耦合求解流动和能量⽅程，可以快速收敛。
●coupled implicit 格式内存需要量⼤，如果内存不够可以使⽤coupled explicit，同样也是耦合求解流动和能量⽅程，但收敛速度较慢。
Segregated适⽤于不可压及微可压流，只使⽤隐式格式。
Coupled适⽤于⾼速可压流，有强体积⼒的耦合流以及流场密⽹较密的问题以上情况宜使⽤coupled implicit 格式，但需内存量⼤。
当内存不⾜时，可⽤segregated或coupled explicit （显式格式⽐隐式格式收敛慢）4. 选择并⽣成⽹格对简单的⼏何体，四边形/六⾯体⽹格⽐使⽤三⾓形/四⾯体⽹格⽤更少的单元数可以⽣成更好的⽹格。
对复杂的⼏何体，四边形/六⾯体⽹格⼰经没有数值精度上的优势，⽽使⽤三⾓形/四⾯体⽹格可以节省⼤量时间。
5.建⽴数值模型边界设定有处理6. 计算求解◆在FLUENT中可以选择控制⽅程中对流项的离散⽅法。
有四种⽅法可以选择：FirstOrder、Second Order、QUICK、Power。
●当流动⽅向与⽹格相⼀致时(如：使⽤四边形或六⾯体⽹格的管内层流问题)，⼀阶迎风格式就可以了，但⼀阶格式会增加计算中的数值扩散错误。
●当流动⽅向不与⽹格相⼀致时(如：流动⽅向倾斜的穿过⽹格线)，或使⽤三⾓形、四⾯体⽹格，应使⽤⼆阶格式以获得更⾼精度的解。
在使⽤四边形或六⾯体⽹格的复杂流场时，也可以使⽤⼆阶格式以获得更⾼精度的解。
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。
fluent教程 第二章,基本方程
空气
Density
2.5 2 1.5 1 100 200
300
400
Temperature
Y方向速度等值线
流函数等值线
自然对流问题举例
• 房间内内热源问题
房间1米宽，1米高
直径10CM热源
当求解高Rayleigh 数（108）流动问题时，根据下 列步骤将能得到最好结果
j
不可压缩气体
h m j h j
j
p
Hale Waihona Puke m j是组分
j
的质量分数，组分
j
的焓定义为：
h j c p , j dT
Tref
T
PDF模型的能量方程
u k t H ( H ) ( u i H ) ( ) ik i S h t xi xi c p xi x k
0 0 0
0
浮力驱动流计算用户输入
• 求解能量方程(define-models-Energy) • 激活重力加速度项（define-operating conditions） • 决定流体（理想气体，不可压缩理想气体 （operating pressure不能设零） • 密度设定（给定密度与温度之间关系， Boussinesq假设中，给定参考密度和热膨 胀系数）
计算传热过程中用户输入
• 如果用FLUENT计算有传热的问题时候，必须击活相关模型和提供热 边界条件，并且给出材料物性。这一系列过程如下： • 击活能量面板。Define-Models-Energy • (对于segregated solver)如果模拟粘性流动过程，而且要考虑粘性加 热，击活Viscous Heating；Define-Models-Viscous Heating • 定义热边界条件（包括流体进口，出口和壁面）Define-Boundary Conditions。在流动进口和出口要给定温度，但壁面可以有如下边界 条件选择：
Fluent学习资料教程集锦02-FLUENT求解器基础
读入网格 – Zones
plate plate-shadow wall
outlet inlet
fluid (cell zone)
Default-interior zone(s) can always be ignored.
• 本例中，有两个域 (fluid-upstream and fluiddownstream).
附录
FLUENT Journals • FLUENT 可以使用journal 文件以批处理方式 运行
• journal 是包括TUI命令的文本文件
• FLUENT TUI 允许命令的缩写，如 – ls 列表工作目录下的文件 – rcd 读入 case 和data 文件 – wcd 写 case 和 data 文件 – rc/wc 读/写 case 文件 – rd/wd 读/写 data 文件 – it 迭代
– Edge 面的边（由两个节点定义）
– Face 单元的边界，由一组边定义
– Cell 域离散的控制体
– Zone 一系列节点、边、面或单元的集合
• 计算域由以上所有的信息组成
– 对纯流动问题，域只包括流体域
– 对共轭换热问题，或流固耦合问题，域还 会包含固体域
• 边界条件设置在面上
• 材料属性和源项设置在单元上
缩放网格，选择量纲
• FLUENT读入网格文件后，所 有的维度默认是以米为单位 的 – 如果你的模型不是以米为 单位建立的，你需要缩放 – 网格缩放后需要确认一下 计算域的大小。
• 如果是在 Workbench下读入 网格，不需要缩放。然而， 量纲默认为 MKS 系统
• 如果需要，可以使用混合的 量纲系统。 – FLUENT 默认使用国际单 位 SI – 在 Set Units 面板中，可以 使用任意的量纲。
Fluent使用指南2
第一步：网格1、读入网格（File→Read→Case）2、检查网格（Grid→Check）3、平滑网格（Grid→Smooth/Swap）4、更改网格的长度单位（Grid→Scale）5、显示网格（Display→Grid）第二步：建立求解模型1、保持求解器的默认设置不变（定常）2、开启标准K-ε湍流模型和标准壁面函数Define→Models→Viscous第三步：设置流体的物理属性ari→Density→1.225viscosity→1.7894e-0.5第四步：设置边界条件对outflow、velocity-inlet、wall 采用默认值第五步：求解1、Solv→Controls→Solution中，Discretitation→Pressure→standardPressure→0.2 Momentum→0.52、Solution Initialization→all zone3、Residual Monitors→Plot第六步:迭代第七步：进行后处理第八步：1、Define→Model→Evlerian2、在Vissous Model→K-epsilon Multiphase Model→Mixture 第九步：在Define Phase Model→Discrete phase ModelInteraction↓选中→Interaction With Continuous PhaseNomber of Continuous PhaseInteractions per DPM Interaction第十步：设置物理属性第十一步：Define→Operating →重力加速度Define→Boondary Conditionsflvid→Mixture→选中Sovrce Terms 其他默认Phase-1→选中Sovrce Terms 其他默认Phase-2→选中Sovrce Terms 其他默认inflow→Mixture→全部默认Phase-1→全部默认Phase-2→Multiphase→Volume Fraction→0.0003其他默认outflow→Mixture→默认Phase-1→默认Phase-2→默认wall→Mixture→全部默认Phase-1→默认Phase-2默认第十二步：Slove→Controls→Slution Controls→Pressure→0.2 Momentum→0.5 其余默认第十三步：千万不能再使用初始化第十四步：进行迭代计算截Z轴上的图:在Surface→iso↓Surface of constant↓Grid↓然后选x、y、z轴（根据具体情况而定）↓在Iso-Values→选取位置C的设置在New Surface Name中输入新各字→点创建然后在Display→Grid→Edge type→Feature→选中刚创建的那个面，然后Display查看刚才那面是否创建对最后在Display→Contours→Options→Filled→Surface→选中面，然后Display。
(完整word版)FLUENT知识点解读(良心出品必属精品)
一、基本设置1．Double Precision的选择启动设置如图，这里着重说说Double Precision（双精度）复选框，对于大多数情况，单精度求解器已能很好的满足精度要求，且计算量小，这里我们选择单精度。
然而对于以下一些特定的问题，使用双精度求解器可能更有利[1]。
a.几何特征包含某些极端的尺度（如非常长且窄的管道），单精度求解器可能不能足够精确地表达各尺度方向的节点信息。
b.如果几何模型包含多个通过小直径管道相互连接的体，而某一个区域的压力特别大（因为用户只能设定一个总体的参考压力位置），此时，双精度求解器可能更能体现压差带来的流动（如渐缩渐扩管的无粘与可压缩流动模拟）。
c.对于某些高导热系数比或高宽纵比的网格，使用单精度求解器可能会遇到收敛性不佳或精确度不足不足的问题，此时，使用双精度求解器可能会有所帮助。
[1] 李鹏飞,徐敏义,王飞飞.精通CFD工程仿真与案例实战：FLUENT GAMBIT ICEM CFD Tecplot[M]. 北京,人民邮电出版社,2011:114-1162．网格光顺化用光滑和交换的方式改善网格：通过Mesh下的Smooth/Swap来实现，可用来提高网格质量，一般用于三角形或四边形网格，不过质量提高的效果一般般，影响较小，网格质量的提高主要还是在网格生成软件里面实现，所以这里不再用光滑和交换的方式改善网格，其原理可参考《FLUENT全攻略》（已下载）。
3．Pressure-based与Density-based求解器设置如图。
下面说一说Pressure-based和Density-based 的区别：Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和Coupled Solver，其实也是Pressure-Based Solver的两种处理方法；Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的，它是基于密度法的求解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。
fluent控制方程
fluent控制方程Fluent控制方程是指在Fluent软件中用于描述流体运动和热传递的方程式。
这些方程式包括连续性方程、动量方程、能量方程以及物质传输方程等。
本文将对这些方程式进行详细介绍。
一、连续性方程连续性方程是描述流体质量守恒的基本方程，它表达了单位时间内通过任意截面的流体质量守恒。
在Fluent中，连续性方程可以表示为：$$\frac{\partial \rho}{\partial t}+\nabla \cdot (\rho \vec{v})=0$$其中，$\rho$表示流体密度，$\vec{v}$表示速度矢量。
该式左边的第一项表示时间变化率，右边的第二项表示质量通量。
二、动量方程动量方程是描述流体运动状态的基本方程，它表达了单位时间内通过任意截面的动量守恒。
在Fluent中，动量方程可以表示为：$$\frac{\partial (\rho \vec{v})}{\partial t}+\nabla \cdot (\rho\vec{v} \vec{v})=-\nabla p +\nabla \cdot (\mu \nabla\vec{v})+\rho \vec{g}$$其中，$p$表示压力，$\mu$表示粘度系数，$\vec{g}$表示重力加速度。
该式左边的第一项表示时间变化率，右边的第二项表示动量通量，右边的第三项表示粘性力，右边的第四项表示重力作用。
三、能量方程能量方程是描述流体热传递的基本方程，它表达了单位时间内通过任意截面的能量守恒。
在Fluent中，能量方程可以表示为：$$\frac{\partial (\rho h)}{\partial t}+\nabla \cdot (\rhoh\vec{v})=\nabla \cdot (\lambda \nabla T)+\dot{q}$$其中，$h$表示比焓，$\lambda$表示热传导系数，$T$表示温度，$\dot{q}$表示体积源项。
AnsysFluent基础详细入门教程（附简单算例）
AnsysFluent基础详细⼊门教程（附简单算例）Ansys Fluent基础详细⼊门教程(附简单算例)当你决定使FLUENT解决某⼀问题时，⾸先要考虑如下⼏点问题：定义模型⽬标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使⽤什么样的边界条件？⼆维问题还是三维问题？什么样的⽹格拓扑结构适合解决问题？物理模型的选取：⽆粘，层流还湍流？定常还是⾮定常？可压流还是不可压流？是否需要应⽤其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化？是否使⽤缺省的解的格式与参数值？采⽤哪种解格式可以加速收敛？使⽤多重⽹格计算机的内存是否够⽤？得到收敛解需要多久的时间？在使⽤CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。
第01章fluent介绍及简单算例 (2)第02章fluent⽤户界⾯22 (3)第03章fluent⽂件的读写 (5)第04章fluent单位系统 (8)第05章fluent⽹格 (10)第06章fluent边界条件 (36)第07章fluent流体物性 (55)第08章fluent基本物理模型 (63)第11章传热模型 (75)第22章fluent 解算器的使⽤ (82)第01章fluent介绍及简单算例FLUENT是⽤于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。
对于⼤梯度区域，如⾃由剪切层和边界层，为了⾮常准确的预测流动，⾃适应⽹格是⾮常有⽤的。
FLUENT解算器有如下模拟能⼒：●⽤⾮结构⾃适应⽹格模拟2D或者3D流场，它所使⽤的⾮结构⽹格主要有三⾓形/五边形、四边形/五边形，或者混合⽹格，其中混合⽹格有棱柱形和⾦字塔形。
（⼀致⽹格和悬挂节点⽹格都可以）●不可压或可压流动●定常状态或者过渡分析●⽆粘，层流和湍流●⽜顿流或者⾮⽜顿流●对流热传导，包括⾃然对流和强迫对流●耦合热传导和对流●辐射热传导模型●惯性（静⽌）坐标系⾮惯性（旋转）坐标系模型●多重运动参考框架，包括滑动⽹格界⾯和rotor/stator interaction modeling的混合界⾯●化学组分混合和反应，包括燃烧⼦模型和表⾯沉积反应模型●热，质量，动量，湍流和化学组分的控制体源●粒⼦，液滴和⽓泡的离散相的拉格朗⽇轨迹的计算，包括了和连续相的耦合●多孔流动●⼀维风扇/热交换模型●两相流，包括⽓⽳现象●复杂外形的⾃由表⾯流动上述各功能使得FLUENT具有⼴泛的应⽤，主要有以下⼏个⽅⾯●Process and process equipment applications●油/⽓能量的产⽣和环境应⽤●航天和涡轮机械的应⽤●汽车⼯业的应⽤●热交换应⽤●电⼦/HV AC/应⽤●材料处理应⽤●建筑设计和⽕灾研究总⽽⾔之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说，FLUENT是很理想的软件。
fluent中的navier-stokes方程
Navier-Stokes方程是流体力学中的基本方程，用于描述流体（液体或气体）的运动状态。
在Fluent软件中，这个方程被用来模拟流体的流动。
Navier-Stokes方程的数学形式如下：
连续性方程：
∂t
∂ρ
+∇⋅(ρ
u
)=0
这个方程描述了质量守恒的原理。
其中，ρ是密度，
u
是速度矢量，t 是时间。
动量方程：
∂t
∂(ρ
u
)
+∇⋅(ρ
u
u
)=−∇p+∇⋅τ+ρ
g
这个方程描述了动量守恒的原理。
其中，p 是压力，τ是粘性应力张量，
g
是重力加速度。
能量方程：
∂t
∂(ρe)
+∇⋅(ρe
u
)=∇⋅k∇T+S
e
这个方程描述了能量守恒的原理。
其中，e 是内能，T 是温度，k 是热导率，S
e
是源项。
在Fluent中，这些方程被离散化并求解。
离散化的方法通常包括有限差分法、有限元法、有限体积法等。
求解这些离散化的方程需要迭代或直接求解，这取决于所使用的数值方法和计算条件。
需要注意的是，Navier-Stokes方程是一个非线性的偏微分方程组，求解起来比较复杂。
为了提高计算效率，Fluent采用了许多数值方法和技巧，例如压力-速度耦合算法、多重网格法、残差平滑等。
以上是关于Fluent中的Navier-Stokes方程的基本介绍。
学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析
学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析流体力学是研究流体运动和相互作用的科学。
在工程学领域，流体力学广泛应用于模拟和分析各种工程问题，如气体和液体流动、热传递、质量传递等。
而ANSYSFluent是一种常用的流体力学模拟和分析软件，可以帮助工程师和科研人员进行流体力学模型的建立、仿真和结果分析。
本文将介绍如何学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析。
第一章：ANSYSFluent简介ANSYSFluent是面向工程领域的一款强大的计算流体力学软件。
它提供了广泛的模型和分析工具，可以模拟和分析各种流体力学问题。
ANSYSFluent具有友好的界面，简单易用，同时也具备高级的功能和定制性。
该软件在汽车、航空、化工等领域得到了广泛的应用。
第二章：流体力学模拟流程在使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析之前，我们需要先了解整个模拟流程。
首先，我们需要定义几何模型，可以通过导入CAD模型或手动构建几何体。
然后，对几何模型进行网格划分，将其离散成小的单元。
接下来，设置流体材料的物性参数，如密度、粘度和热传导系数。
然后，定义流体动力学模型，如流动方程和边界条件。
最后，进行求解和后处理，通过数值方法求解流体力学方程，并分析结果。
第三章：几何建模在ANSYSFluent中，我们可以使用多种方法进行几何建模。
一种常用的方法是通过导入CAD模型，可以直接打开各种常见格式的CAD文件。
另一种方法是使用Fluent的几何建模工具，可以手动构建几何体。
该工具提供了创建基本几何体（如圆柱、球体等）、布尔操作（如并集、交集等）和边界设置等功能，可以方便地生成复杂的几何体。
第四章：网格划分网格划分是流体力学模拟中的重要环节。
好的网格划分可以提高计算精度和计算效率。
在ANSYSFluent中，我们可以使用多种方法进行网格划分。
一种常用的方法是结构化网格划分，它将几何体划分成规则的网格单元。
另一种方法是非结构化网格划分，它允许在几何体中创建任意形状的网格单元。
Fluent 第2章
●边界元法
针对于有限差分法和有限元法占用计算机内存资 源过多的缺点而发展起来。 源过多的缺点而发展起来。 最大的优点是降维， 最大的优点是降维，只在求解区域的边界进行离 散就能求得整个流场的解。三维问题可降为二维。 散就能求得整个流场的解。三维问题可降为二维。 如大空间外部扰流。 适合于无粘势流的计算 ，如大空间外部扰流。但 对于粘性N-S方程，对应的全函数算子基本解不 方程， 对于粘性 方程 一定只能找到。 一定只能找到。
Method， ●有限体积法(Finite Vo1ume Method， 有限体积法(Finite FVW)
将计算区域划分为一系列控制体积， 将计算区域划分为一系列控制体积，将待解微分 方程对每一个控制体积积分得出离散方程。 方程对每一个控制体积积分得出离散方程。 用有限体积法导出的离散方程可以保证具有守恒 特性，而且离散方程系数物理意义明确． 特性，而且离散方程系数物理意义明确．计算量 相对较小。 相对较小。
第二章 基于有限体积法的控制方程离散
本章授课内容
离散化概述 有限体积法及其网格简介 常用的离散格式
2.1 பைடு நூலகம்散化概述
2.1.1 离散化的目的
通过数值的方法把计算域内有限数量位置( 通过数值的方法把计算域内有限数量位置(即网 格节点)上的因变量值当作基本未知量来处理， 格节点)上的因变量值当作基本未知量来处理，从 而建立一组关于这些未知量的代数方程， 而建立一组关于这些未知量的代数方程，然后通 过求解代数方程组来得到这些节点值， 过求解代数方程组来得到这些节点值，而计算域 内其他位置上的值则根据节点位置上的值来确定。 内其他位置上的值则根据节点位置上的值来确定。
2.4 常用的离散格式
中心差分格式
一阶迎风格式
fluentns方程
fluentns方程摘要：一、引言二、fluentns 方程的背景与基本概念1.fluentns 方程的来源2.非牛顿流体的基本概念三、fluentns 方程的数学模型1.基本方程2.模型参数四、fluentns 方程的应用领域1.工业应用2.生物医学应用3.环境工程应用五、fluentns 方程的求解方法1.数值求解方法2.求解器介绍六、fluentns 方程的优缺点分析七、结论正文：一、引言fluentns 方程是一种描述非牛顿流体流动现象的数学模型，广泛应用于各种工程领域。
本文将详细介绍fluentns 方程的背景、基本概念、数学模型、应用领域、求解方法及其优缺点分析。
二、fluentns 方程的背景与基本概念1.fluentns 方程的来源：fluentns 方程起源于对非牛顿流体流动现象的研究。
非牛顿流体是一类粘度随剪切速率变化的流体，如剪切增强的沥青、剪切减弱的油漆等。
传统的牛顿流体模型已无法满足对这些非牛顿流体流动现象的描述，因此发展了fluentns 方程。
2.非牛顿流体的基本概念：非牛顿流体是指粘度不随剪切速率线性变化的流体。
非牛顿流体的粘度通常可以表示为幂律模型、Power- law 模型或Bingham 模型等。
三、fluentns 方程的数学模型1.基本方程：fluentns 方程基于Navier-Stokes 方程，描述了非牛顿流体在受力作用下的运动状态。
其基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
2.模型参数：fluentns 方程的模型参数主要包括粘度模型、模型参数等。
其中粘度模型包括幂律模型、Power-law 模型和Bingham 模型等，模型参数包括幂指数、屈服应力等。
四、fluentns 方程的应用领域1.工业应用：fluentns 方程广泛应用于各种工业领域，如石油化工、能源、制造等，用于分析和优化非牛顿流体的流动现象。
2.生物医学应用：fluentns 方程在生物医学领域也有广泛应用，如血液流动、细胞吞噬等现象的模拟。
FLUENT系列资料：2
圆形喷嘴内流动与传热的数值模拟问题描述：空气高速通过一个圆形喷嘴，进口压力为101325 Pa，计算喷嘴内的压力、温度分布及马赫数。
截面面积为A：A =0.2+x2，-0.5 < x < 1.5, 出口压力为3738.9 Pa，温度为300K。
该问题中所说的压力皆为相对压力。
圆形喷嘴的结构如图1所示。
图1 圆形喷嘴结构图在本例中将利用FLUENT-2D的非耦合、隐式求解器，针对在圆形喷嘴内的定常流动进行求解。
在求解过程中，还会利用FLUENT的网格优化功能对网格进行优化，使所得到的解更加可信。
本题涉及到：一、利用GAMBIT建立圆形喷嘴计算模型（1）在PROE中画出圆形喷嘴的图形；（2）将PROE图形输出为*.stp的文件格式；（3）用GAMBIT读入上面输出的*.stp文件；（4）对各条边定义网格节点的分布；（5）在面内创建网格；（6）定义边界类型；（7）为FLUENT5/6输出网格文件。
二、利用FLUENT-2D求解器进行求解（1）读入网格文件；（2）确定长度单位：MM；（3）确定流体材料及其物理属性；（4）确定边界类型；（5）计算初始化并设置监视器；（6）使用非耦合、隐式求解器求解；（7）利用图形显示方法观察流场、压力场与温度场。
一、前处理——用PROE画出喷嘴结构图并导入GAMBIT中由于喷嘴的横截面是圆形的，喷嘴内的流动是轴对称流动，故其几何图形可以简化为二维的，然后进行流动与传热的数值模拟。
在PROE中按所给的函数关系画出圆形喷嘴的曲线图，画完后输出为shenmeng.stp 的文件，点击保存到的设定的文件夹中。
启动GAMBIT ，建立一个新的GAMBIT文件。
操作：File→NEW…此时出现的窗口如图2所示。
在ID右侧的文本框内填入：D: \penzui点击Accept后，即建立了一个新的文件。
图2建立新文件对话框图3导入PROE图形对话框第1步：确定求解器选择用于进行CFD计算的求解器。
fluent求解方程
fluent求解方程Fluent是一种流体力学仿真软件，它可以用来求解各种复杂的方程。
本文将以Fluent求解方程为主题，介绍Fluent的基本原理、使用方法以及一些应用案例。
我们来了解一下Fluent的基本原理。
Fluent是基于有限体积法的流体力学仿真软件，它可以对流体的流动、传热、传质以及化学反应等问题进行模拟和求解。
有限体积法是一种将连续介质分割成有限体积单元的方法，通过对每个体积单元进行离散，建立方程组，并采用数值方法求解这些方程组，从而得到流体的各种物理量。
在Fluent中，我们可以通过建立几何模型、设定边界条件和物理参数等步骤来进行仿真计算。
首先，我们需要根据实际情况建立几何模型，可以通过绘制几何图形、导入CAD文件或者使用预定义的几何模板来完成。
然后，我们需要设定边界条件，例如流体的入口速度、出口压力、壁面温度等。
同时，我们还需要指定流体的物理性质，如密度、粘度、热传导系数等。
最后，我们可以选择合适的求解器和求解方法，并设置收敛准则和计算参数，然后启动求解器开始计算。
Fluent可以求解的方程非常广泛，包括流体动力学方程、传热方程、质量传递方程、化学反应方程等。
在流体动力学方程中，我们可以求解连续方程、动量方程和能量方程，从而得到流体的速度、压力和温度分布。
在传热方程中，我们可以求解热传导方程和对流传热方程，从而得到流体的温度分布和热传输情况。
在质量传递方程中，我们可以求解质量守恒方程和物质传输方程，从而得到物质的浓度分布和传输情况。
在化学反应方程中，我们可以求解反应动力学方程和质量守恒方程，从而得到反应物的浓度和反应速率。
Fluent的应用非常广泛，可以用于汽车、航空航天、能源、化工、环境保护等领域的研究和设计。
例如，在汽车工程中，可以使用Fluent对车辆的空气动力学性能进行仿真计算，从而优化车身外形和空气动力学布局，提高车辆的燃油经济性和稳定性。
在航空航天工程中，可以使用Fluent对飞机的气动性能进行仿真计算，优化飞机的机翼、机身和尾翼等部件的设计，提高飞机的升力和降阻。
fluent 解算方法的一些说明
FLUENT-manual 中解算方法的一些说明，摘录翻译了其中比较重要的细节，希望对初学FLUENT的朋友在选择设置上提供一些帮助，不致走过多的弯路离散1、QUICK格式仅仅应用在结构化网格上，具有比second-order upwind 更高的精度，当然，FLUENT也允许在非结构网格或者混合网格模型中使用QUICK格式，在这种情况下，非结构网格单元仍然使用second-order upwind 格式计算。
2 、MUSCL格式可以应用在任何网格和复杂的3维流计算，相比second-order upwind，third-order MUSCL 可以通过减少数值耗散而提高空间精度，并且对所有的传输方程都适用。
third-order MUSCL 目前在FLUENT中没有流态限制，可以计算诸如冲击波类的非连续流场。
3、有界中心差分格式bounded central differencing 是LES默认的对流格式，当选择LES后，所有传输方程自动转换为bounded central differencing 。
4 、low diffusion discretization 只能用在亚音速流计算，并且只适用于implicit-time，对高Mach流，或者在explicit time公式下运行LES ，必须使用second-order upwind 。
5、改进的HRIC格式相比QUICK 与second order 为VOF计算提供了更高的精度，相比Geo-Reconstruct格式减少更多的计算花费。
6 、explicit time stepping 的计算要求苛刻，主要用在捕捉波的瞬态行为，相比implicit time stepping 精度更高，花费更少。
但是下列情况不能使用explicit time stepping：（1）分离计算或者耦合隐式计算。
explicit time stepping只能用于耦合显式计算。
fluent能量方程
Fluent能量方程引言Fluent是一种计算流体力学（CFD）软件，用于模拟流体流动和传热现象。
在Fluent中，能量方程是解决热传导和对流换热问题的基本方程之一。
本文将深入探讨Fluent中的能量方程，包括方程的物理意义、求解方法以及应用案例。
能量方程的物理意义能量方程描述了流体内部的能量传递和转换过程。
在Fluent中，能量方程可以写成如下形式：ρ∂(ℎ+V22)∂t+∇⋅(ρℎV)=∇⋅(λ∇T)+q̇其中，ρ为流体的密度，ℎ为比焓，V为速度矢量，t为时间，∇为梯度算子，λ为热导率，T为温度，q̇为体积源项。
能量方程中，第一项描述了流体内部的热能变化率，即焓的变化率。
第二项表示热能的输运，其中ρℎV为热动力学能流密度。
第三项表示热传导，∇⋅(λ∇T)为热流量，λ为热导率，∇T为温度梯度。
最后一项q̇表示其他能量源或汇，如化学反应、辐射传热等。
能量方程的数值求解可以通过离散化方法，如有限差分、有限元等，得到温度场的解。
同时，Fluent还提供了不同的边界条件和求解器选项，以满足不同问题的求解需求。
能量方程的求解方法Fluent提供了多种求解方法来求解能量方程，常见的包括：隐式求解方法隐式求解方法采用迭代方式求解能量方程，通常具有较高的数值稳定性。
在Fluent中，可以选择使用隐式求解器，如LU-SGS、PISO等。
这些求解器通过迭代和线性求解，逐步逼近稳态或者瞬态的解。
显式求解方法显式求解方法则直接计算时间上的导数，对于瞬态问题求解速度较快，但不够稳定。
在Fluent中，显式求解器包括Euler、Runge-Kutta等，用户可以根据具体问题的特点进行选择。
其他求解方法除了隐式和显式求解方法，Fluent还提供了其他多种求解方法，如迭代解耦（Iterative Decoupling）和人工耗散（Artificial Dissipation）等。
这些方法能够在求解过程中对流动进行优化，提高计算效率和精度。
第2章 fluent的计算步骤
FLUENT6.1全攻略第二章 FLUENT的计算步骤本章通过一个稍微复杂一些的算例再次演示FLUENT的求解过程。
这个算例的内容是计算一个二维弯管中的湍流流动和热传导过程，在这个算例中可以看到FLUENT计算的标准流程，其中包括：（1）如何读入网格文件。
（2）如何使用混合的单位制定义几何模型和物质属性。
（3）如何设定边界条件和和物质属性。
（4）如何初始化计算并用残差曲线监视计算进程。
（5）如何用分离求解器计算流场。
（6）如何用FLUENT的图形显示功能检查流场。
（7）如何用二阶精度离散格式获得更高精度的流场。
（8）以温度梯度为基准调整网格以提高对温度场的计算精度。
2.1 问题概述图2-1 弯管流动图示如图2-1所示，温度为26℃的冷流体流过弯管，温度为40℃的热流体从转弯处流入，1FLUENT6.1全攻略并与主流中的冷流体混合。
管道的尺寸如图2-1所示，单位为英寸，而边界条件和流体材料性质则采用国际单位制。
入口处的雷诺数为2.03 x 105，因此必须使用湍流模型。
2.2 处理网格网格处理包括网格的输入、检查、光顺、比例转换和显示等操作，下面分别进行介绍。
2.2.1读入网格文件首先启动FLUENT的2D版，然后读入网格文件：File -> Read -> Case...这个算例的网格文件可以在FLUENT6.1为用户提供的文档光盘中找到，路径是：cdrom:\fluent6.1\help\tutfiles\elbow\elbow.msh2.2.2检查网格执行下列菜单操作，进行网格检查：Grid -> Check此时控制台窗口中会显示与网格有关的信息，包括网格空间范围、体积信息、表面积信息、节点信息等等。
网格中存在的任何错误都会出现在这个信息报告中，其中最需要检查的是网格单元的体积不能为负值，否则计算将无法继续下去。
图2-2 Smooth/Swap Grid（光顺/转换网格）面板2FLUENT6.1全攻略2.2.3光顺并转换网格执行下列菜单操作，打开Smooth/Swap（网格光顺和转换）面板：Grid -> Smooth/Swap...光顺网格可以提高网格质量，提高计算精度。
Fluent操作解析
求解器版本类型的选择
2d 2ddp 3d 3ddp
二维、单精度求解器 二维、双精度求解器 三维、单精度求解器 三维、双精度求解器
大多数情况下，单精度求解器已经 足够高效准确，所需内存也比双精 度求解器要少，但在某些特殊情况 下需要考虑使用双精度求解器，例 如细长管道、热传导率很大以及高 纵横比网格等问题。
最后保存任务文件，退出Gambit。
35
Fluent求解器的使用
Fluent数值模拟的一般步骤
根据具体问题选择求解器版本类型。 导入网格（File Read Case，选择由Gambit导出的.msh文
件）。 检查网格（Grid Check）。如果网格最小体积为负，需要重
新划分。 选择计算模型。 确定流体物理性质（Define Materials）。 定义操作环境（ Define Operation Condition）。 设置边界条件（ Define Boundary Condition ）。 求解参数的设置。 流场初始化（Solve Initialize）。 迭代求解（Solve Iterate）。 保存结果，后处理。
适用范围
适用于粘性对流场影响可以忽略的计算。 考虑粘性且流动类型为层流的情况。 适用于翼形、壁面边界层等流动。
k-ε模型
适合高雷诺数湍流，不适合旋流。
fluent分析问题及前处理求解执行过程确定数值模拟的目标确定计算区域建立数值模拟物理模型和网格建立数学模型计算并监控结果检查计算结果修正模型计算时间的要求建立物理模型时需要考虑的问题将研究对象进行孤立化处理确定计算区域的初始和结束位置尽量将计算区域简化为二维或轴对称形式能否采用结构化网格在各个控制区域内需要什么样的网格精度计算机的内存容量是否满足要求选择合适的物理模型确定材料的特性给定操作工况给定所有边界条件设定数值计算的控制参数初始化设置监视点湍流多相流燃烧辐射等状态以及状态参数通过迭代计算使结果收敛
Fluent软件的使用(2)
表压（静压）——流动出口的环 境静压 回流物理量——如果回流发生时 被当做入口条件（像入口一样）
出流边界Outflow
不要求提供压力和速度信息
边界的信息通过内部外插得到。 在边界处采用质量平衡修正。
在出流边界上，所有物理量的法向梯度为零。
First-Order Upwind – 收敛容易，但是只有一阶精度。 Power Law – 当Recell < 5 (典型的低雷诺数)时，比一阶格式具 有更高的精度。
对流项插值格式
对流项的插值格式：
Second-Order Upwind – 具有二阶精度，当采用三角形/四面体 网格或者网格没有沿着流动方向布置时是十分必要的，收敛 速度较慢。
压力基的解耦求解器具有很宽的适用范围，从低速 不可压缩流动到高速可压缩流动。
要求的内存较小
求解过程具有较好的灵活性
压力基的耦合求解器对于大多数的单相流都是适用 的。
对于多相流 (Eulerian), 周期质量流不可用
比解耦求解器要求多1.5–2 被的内存
选择求解器
密度基的耦合求解器适用于密度、能量、动量和组 分之间具有强烈耦合的情况。
壁面边界Wall Boundaries
在粘流中，壁面可以应用无滑移边界条件
几种热边界条件类型是可用的。 壁面材料和厚度可以定义为一维或者壳条件来进行热传导计算
对于湍流可以定义壁面粗糙度
壁面的剪切应力和热传导 基于局部流场进行计算
壁面边界条件上也能够指派 平移或者旋转边界条件
例如，带有燃烧的高速可压缩流动，高超声速流动，激 波干扰。
隐式的性能通常高于显式，因为显式对于时间步长 具有严格的限制。
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粘性加热项选择
• 粘性耗散项是考虑流体中的粘性剪切作用 产生的热量。如果用segregated solver求解， 默认设置并没有考虑。如果Brinkman U 数（ Br kT ， T 是系统温度差）大于1 时，粘性加热一定不能忽略。这时候一定 要设置Viscous Heating选项。对于可压缩 流动，一般Br>1，如果还用segregated solver求解，一定要考虑粘性加热。如果是 coupled solver求解，粘性加热会自动考虑。
• 能量方程
T ( E) (ui ( E p )) (keff ) h j J j u j ( ij )eff S h t xi xi xi j
u i2 E h 2 p
FLUENT可以计算流体和（或者）固体区域之间的传热问题。如果是周期性换热 流动，则流动边界要给定周期边界条件。如果计算计算模型包括两个流动区域， 中间被固体或者墙壁隔开的换热问题，则要特别注意：1，两个流体都不能用流 出边界条件（outflow）；2，两个区域的流动介质可以不同，但要分别定义流体 性质（如果计算组分，只能给一个混合组分）。流体1流体2
Fluent的基本方程（层流）
• 连续方程
( ui ) S m t பைடு நூலகம்xi
• 动量方程
p ij ( ui ) ( ui u j ) g i Fi t x j xi c j
u i u j ij x j xi 2 u l 3 x ij l
流体1
流体2
Fluent求解的能量方程
• 能量方程
T ( E) (ui ( E p )) (keff ) h j J j u j ( ij )eff S h t xi xi xi j
u i2 E h 2 p
理想气体
h m j h j
2 e
组分扩散项
• Fluent求解焓方程时，组分扩散项都已经包括。 • 用segregated solver求解，如果想不考虑该项， 可以在组分模型面板（Species Model Panel）中 关闭能量扩散项。 • 如果采用了非绝热的PDF燃烧模型，方程中并不 明确出现该项，应为导热和组分扩散项合并为一 项了。 • 当用coupled solver求解时，能量方程总会考虑该 项。
固体区域的能量方程
• 在固体区域，FLUENT采用的能量方程为如 下形式
T h (ui h) (k )q t xi xi xi
方程左边第二项表示由于固体旋转或者平移运动热传 输。方程右边两相分别为固体导热和体积热源。
固体内部导热各向异性的影响
• 当用segregated solver求解时，FLUENT允 许你指定材料的各向导热系数。固体导热 各向异性方程形式如下：
j
不可压缩气体
h m j h j
j
p
m j
是组分
j
的质量分数，组分
j
的焓定义为：
h j c p , j dT
Tref
T
PDF模型的能量方程
u k t H ( H ) ( ui H ) ( ) ik i S h t xi xi c p xi xk
化学反应源项
• 化学反应源项如下
S h,reaction
Tref h0 j c p , j dT R j j M j Tref , j
0 其中， h j 是组分
j
的生成焓； R j 是组分
j
生成的体积率。对于非绝热PDF燃烧模型生成热定义在总焓中，所以化 学反应热不包含在源项中
假定刘易斯数为1，方程右边第一项为组分扩散和导热项的合并项； 第二项为粘性耗散，为非守恒形式。总焓H定义为:
H m j H j
j
组分
j
的总焓定义为
T
H j c p , j dT h 0 j (Tref , j )
Tref , j
虽然能量的标准形式里包括了压力做功和动能项，但在采用segregated solver求解不 可压问题时候都可以忽略掉。当然，如果想不忽略它们的作用，可以在 define/models/energy中设置。对于可压缩流动问题，在用coupled solvers求解时总 是考虑压力做功和动能项。
Fluent用途（续）
• 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，其中包括多孔介质流动，（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。
第二章，基本流动模拟
Fluent用途
• 提供了很多数学模型用以模拟复杂几何结构下的 输运现象（如传热与化学反应）。 • 该软件能解决比较广泛的工程实际问题，包括处 理设备内部过程中的层流非牛顿流体流动，透平 机械和汽车发动机过程中的湍流传热过程，锅炉 炉里的粉煤燃烧过程，还有可压射流、外流气体 动力学和固体火箭中的可压反应流动等
T (k ij ) xi xi
•
kij
其中，是导热系数矩阵。
进口热扩散
• 进口的净能量输运包括对流和扩散两部分。指定 进口温度就可以确定对流部分，但扩散项取决于 计算出来的温度场梯度。因此我们不能给定扩散 分量或者净能量输运。但在一些问题中，我们更 希望能给定净能量输运，而不是给定进口温度。 如果用segregated solver求解时，可以在 dfine/models/energy中去掉进口能量扩散，从而 达到给定净进口能量输运。但是我们用coupled solver时，不能去掉能量扩散部分。