ansys-FLUENT04求解器设置
ANSYSFLUENT培训教材之求解器设置
Calculate a solution
Modify solution parameters or grid
Check for convergence
Yes
No
Check for accuracy
No
Yes Stop
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求解器选择
中有两种求解器 – 压力基和密 度基。
求解过程概览
求解参数 选择求解器 离散格式 初始条件 收敛 监测收敛过程 稳定性 设置松弛因子 设置 加速收敛 精度 网格无关性 自适应网格
Set the solution parameters
Initialize the solution
Enable the solution monitors of interest
启动 初始化 压力基求解器: 密度基求解器: 当选择密度基求解器后在 里可见
在粗网格上用多重网格求解 通过 命令来设置
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培训教材 第四节：求解器设置
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概要
使用求解器（求解过程概览） 设置求解器参数 收敛 定义 监测 稳定性 加速收敛 精度 网格无关性 网格自适应 非稳态流模拟（后续章节中介绍） 非稳态流问题设置 非稳态流模型选择 总结 附录
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初始化
要求所有的求解变量有初始 值
更真实的初值能提高收敛稳 定性，加速收敛过程.
有些情况需要一个好的初值
在特定区域对特定变量单独 赋值
fluent计算模型总体设置
fluent计算模型总体设置内容:计算模型是一种基于有限体积法的通用计算流体动力学()软件,广泛应用于工业领域。
在使用进行数值模拟时,需要合理设置计算模型的总体参数,以确保计算结果的准确性和收敛性。
以下是计算模型的一些常见总体设置:1. 选择求解器类型提供了基于密度的求解器和基于压力的求解器两种求解器类型。
密度求解器适用于高速压缩性流动问题,而压力求解器适用于低速不可压缩或微压缩流动问题。
2. 设置物理模型根据具体问题的特点,需要选择合适的物理模型,如层流模型、湍流模型、多相流模型、燃烧模型等。
正确选择物理模型对模拟结果的准确性至关重要。
3. 设置材料属性需要为模拟中涉及的所有流体和固体材料定义其物理属性,如密度、粘度、热导率等。
对于复杂材料,可能需要编写用户自定义函数()来描述其物性。
4. 设置边界条件边界条件是模拟的关键部分,需要根据实际问题合理设置入口、出口、壁面等边界条件。
边界条件的设置直接影响计算结果的准确性。
5. 设置计算域网格计算域网格的质量对模拟结果有重大影响。
需要根据几何形状和流动特征,选择合适的网格类型(结构化或非结构化)和网格加密策略,以确保网格质量。
6. 设置收敛判据需要设置合理的收敛判据,如残差目标、监视面上的通量平衡等,以确定计算何时可以终止。
收敛判据的设置直接关系到计算结果的可靠性。
7. 设置计算控制参数根据问题的复杂程度,可能需要调整一些计算控制参数,如欠松弛因子、显式松弛因子等,以提高计算的稳定性和收敛速度。
8. 设置计算策略对于某些复杂问题,可能需要采用特殊的计算策略,如多重网格技术、动态网格技术等,以提高计算效率和结果精度。
合理设置计算模型的总体参数对于获得准确可靠的模拟结果至关重要。
这需要对流体力学理论和技术有深入的理解,并结合具体问题的特点进行合理设置。
fluent使用方案 -回复
fluent使用方案-回复fluent使用方案-简介及安装Fluent 是一种在计算流体力学（CFD）模拟中广泛使用的高级软件工具。
它是一个基于有限体积法的求解器，可以用于模拟流体流动、换热和其他相关现象。
Fluent 提供了一个直观和易于使用的用户界面，使用户能够轻松地构建模型、设置边界条件、求解和分析结果。
本文将为您介绍Fluent 的安装步骤，以帮助您开始使用这一强大的工具。
第一步：获取Fluent 软件您可以从Ansys 公司的官方网站上下载Fluent 软件。
请确保您从官方网站下载软件，以确保获得最新版本并避免下载非法或已损坏的副本。
第二步：选择合适的版本和许可证下载Fluent 软件后，您需要选择合适的版本和许可证类型。
Fluent 提供了各种版本，包括个人学术版、企业版和研究版等。
根据您的需求和可用资源选择合适的版本。
第三步：安装Fluent 软件安装Fluent 软件非常简单。
双击下载的安装包，然后按照安装向导的指示进行操作即可。
您可能需要提供一些基本的系统信息和许可证密钥。
请确保您拥有管理员权限或拥有足够的权限来安装软件。
第四步：启动Fluent安装完成后，您可以从开始菜单或桌面图标中启动Fluent 软件。
在启动过程中，您可能需要提供许可证密钥。
Fluent 将在您的计算机上创建一个工作目录，用于存储模型和结果文件。
Fluent 使用方案-模型设置第一步：创建几何模型在Fluent 中，您首先需要创建一个几何模型。
可以通过几何建模软件（如Ansys DesignModeler）导入现有几何模型，也可以使用Fluent 内置的几何建模工具创建几何体。
第二步：定义物理属性在模型中，您需要定义各种物理属性，如流体类型、边界条件和材料属性。
Fluent 提供了广泛的物理模型和材料库，您可以根据需要选择。
第三步：网格划分在模拟之前，您需要划分模型网格。
网格划分对模拟结果和计算效率至关重要。
ANSYS FLUENT培训教材之求解器设置
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
压力速度耦合
压力基求解器通过连续性方程和动量方程导出压力方程或压力修 正方程
FLUENT中有四种耦合方式
– Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE)
• 默认算法，稳健性好
– SIMPLE-Consistent (SIMPLEC)
隐式方法一般优于显式，因为其对时间步有严格的限制 显式方法一般用于流动时间尺度和声学时间尺度相当的情况（如高马
赫激波的传播）
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
离散化（插值方法）
存储在单元中心的流场变量必须插值到控制体面上
对流项的插值方法有: – First-Order Upwind – 易收敛，一阶精度。 – Power Law –对低雷诺数流动 （ Recell < 5 ）比一阶格式更精确 – Second-Order Upwind – 尤其适用流动和网格方向不一致的四面体/三 角形网格，二阶精度，收敛慢 – Monotone Upstream-Centered Schemes for Conservation Laws (MUSCL) – 对非结构网格，局部三阶精度，对二次流、旋转涡、力等 预测的更精确 – Quadratic Upwind Interpolation (QUICK) – 适用于四边形/六面体以及 混合网格，对旋转流动有用，在均匀网格上能达到三阶精度
Initialize the solution
Enable the solution monitors of interest
Calculate a solution
Modify solution parameters or grid
fluent设置
FLUENT设置（1）读入网格，file→read→case；（2）检查网格，确保最小体积为正，grid→check；（3）缩放网格，grid→scale；（4）光顺/交换网格，grid→smooth/swap，直至number swapped为0；（5）求解器设置，define→models→solver，都是默认值（设置为分离求解器、隐式算法、三维空间、稳态流动、绝对速度、压力梯度为单元压力梯度计算）；（6）设置计算模型，define→models→viscous，选用标准k-ε模型或RNG k-ε，其他保持默认设置；（7）设置运行环境，define→operating condition，参考压力选用默认值，不计重力，位置选在泵进口边；首先display→grid观察来流方向（对于叶轮要运用右手准则）然后将grid→scale中来流方向的值复制给define→operating condition（8）设置转速单位，define→units，改为rpm；（9）定义材料，define→materials，选择water-liquid即清水（若Fluent Fluid Materials中没有water-liquid，则点击Fluent Database在Fluent Fluid Materials中选择water-liquid）；（10）设置交界面，define→grid interface；（11）定义边界条件，define→boundary conditions；如图部分典型边界条件设置蜗壳叶轮叶轮壁面蜗壳壁面进口出口（12）设置求解参数，solve→controls→solution，选择SIMPLE算法；（13）监视残差，solve→monitors→residual，修改收敛精度为10-5，并显示残差，solve→monitors→surface，同时监测进出口面上的总压；（14）初始化流场，solve→initialize→initialize，在Solution initialization选项中的reference frame中选择relative to cell zone，all zones；（15）保存case文件，file→write→case；（16）开始迭代计算，solve→iterate。
FLUENT的一般设置过程
FLUENT的一般设置过程FLUENT是一款强大的计算流体动力学（CFD）软件，广泛应用于工程领域中的流体力学分析。
它具有丰富的功能和灵活的设置选项，使用户能够模拟和分析各种复杂的流体流动问题。
以下是FLUENT的一般设置过程：1.几何模型导入：首先，需要导入要分析的几何模型。
FLUENT可以读取多种不同格式的几何文件，如STL、IGES、STEP等。
用户可以使用自己的CAD软件创建几何模型，并将其导出为FLUENT可读取的格式。
2.网格生成：接下来，需要生成用于模拟的计算网格。
计算网格的精细程度直接影响到计算结果的准确性和计算速度。
FLUENT提供了多种网格生成工具，可以自动生成网格，也可以手动调整网格。
在生成网格之前，需要设置网格参数，如网格精度、网格大小等。
3.模型设置：在开始计算之前，需要设置模型的边界条件、物理属性和求解控制参数。
FLUENT支持多种不同类型的边界条件，如壁面、入口、出口、对称、旋转等。
用户需要根据实际情况选择适当的边界条件，并设置相应的参数。
此外，还需要定义流体的物理属性，如密度、粘度、热导率等。
4.数值模拟设置：在设置物理模型之后，需要选择合适的数值模拟方法和求解控制参数。
FLUENT提供了多种不同的计算方案和数值模拟方法，用户需要根据实际情况选择最合适的方法。
此外，还需要设置网格划分方法、迭代收敛准则、松弛因子和时间步长等参数。
5.辅助模型和计算设置：在基本模型设置完毕之后，可以根据实际需求选择一些辅助模型和计算设置。
FLUENT提供了多种不同的选项，如湍流模型、燃烧模型、多相流模型等。
用户可以根据需要选择合适的模型，并设置相应的参数。
6.计算和结果分析：所有设置完成后，可以开始进行计算。
FLUENT会根据用户输入的设置参数和边界条件进行计算，并生成计算结果。
计算结果可以包括各种不同的物理量，如速度、压力、温度、浓度等。
FLUENT提供了多种结果分析工具，可以对计算结果进行可视化和统计分析。
典型的Fluent计算步骤设置
典型的Fluent计算步骤设置1.导入mesh文件; file/rade/case （mesh文件是事先用Gambit或其他软件画好的网格文件）2.设置交界面；define/grid interfaces （如果模型中没有交界面，略去此步骤）3.调整网格尺寸; grid/scale （Gambit采用的是mm单位，Fluent采用的是m单位，需要转化一下）4.检查网格; grid/check5.加载UDF; define/user-difined/functions/interperted (如果没有使用UDF自定义边界条件或物性参数，略去此步骤)6.设置计算模型6-1 求解器；difine/models/solver6-2 能量方程；define/models/energy6-3 粘性条件；define/models/visous （计算无粘流体时，略去此步骤）7.设置物性条件；define/materials8.设置运行参数；define/operating conditions9.设置边界条件；define/boundary conditions10.设置解算器；solve/controls/solution11.初始化；solve/initialize/initialize12.设置监控12-1 残差监控；solve/monitors/residual12-2 某个面处参数监控；solve/monitors/surface13.设置自动保存；file/write/atuo save （最好设置每隔一定计算步自动保存，以免突然停电了导致计算的东西付之东流）14.设置动画保存；solve/animate15.保存case；file/write/cases16.迭代计算；solve/iterate。
FLUENT培训教材04求解器设置
ANSYS FLUENT 培训教材 第四节：求解器设置安世亚太科技（北京）有限公司A Pera Global Company © PERA China概要使用求解器（求解过程概览） – 设置求解器参数 – 收敛 • 定义 • 监测 • 稳定性 • 加速收敛 – 精度 • 网格无关性 • 网格自适应 – 非稳态流模拟（后续章节中介绍） • 非稳态流问题设置 • 非稳态流模型选择 – 总结 – 附录A Pera Global Company © PERA China求解过程概览求解参数 – 选择求解器 – 离散格式 初始条件 收敛 – 监测收敛过程 – 稳定性 • 设置松弛因子 • 设置 Courant number – 加速收敛 精度 – 网格无关性 – 自适应网格A Pera Global Company © PERA ChinaSet the solution parametersInitialize the solutionEnable the solution monitors of interestCalculate a solutionModify solution parameters or gridCheck for convergence Yes NoCheck for accuracy Yes StopNo求解器选择FLUENT中有两种求解器 – 压 力基和密度基。
压力基求解器以动量和压力为 基本变量 – 通过连续性方程导出压力和 速度的耦合算法 压力基求解器有两种算法 – 分离求解器 – 压力修正和动 量方程顺序求解。
– 耦合求解器 (PBCS) –压力和 压力和 动量方程同时求解Pressure-Based ( g g (segregated) )Solve U-Momentum Solve V-Momentum Solve W-Momentum Solve Mass Continuity; Update Velocity Solve Mass & Momentum Solve Mass, , Momentum, Energy, SpeciesPressure-Based Density-Based ( (coupled) p ) ( (coupled) p )Solve Energy Solve Species Solve Turbulence Equation(s) Solve Other Transport Equations as requiredA Pera Global Company © PERA China求解器选择密度基耦合求解器– 以矢量方式求解连续性方程、动 量方程、能量方程和组分方程 – 通过状态方程得到压力 – 其他标量方程按照分离方式求解DBCS 可以显式或隐式方式求解– 隐式 – 使用高斯赛德尔方法求解 所有变量 – 显式: 用多步龙格库塔显式时间积 分法。
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– 渐次增加松弛因子或Courant数
• 过高的值容易引起发散
• 继续迭代是应保存case和date文件
– 控制多重网格求解器设置 （一般不推荐）
• 缺省设置一般足够稳定，不建议修改
ANSYS FLUENT 培训教材 第四节：求解器设置
安世亚太科技（北京）有限公司
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概要
使用求解器（求解过程概览） – 设置求解器参数 – 收敛 • 定义 • 监测 • 稳定性 • 加速收敛 – 精度 • 网格无关性 • 网格自适应 – 非稳态流模拟（后续章节中介绍）
Pressure-Based Density-Based (coupled) (coupled)
压力基求解器以动量和压力为 基本变量 – 通过连续性方程导出压力和 速度的耦合算法
压力基求解器有两种算法 – 分离求解器 – 压力修正和动 量方程顺序求解。 – 耦合求解器 (PBCS) –压力和 动量方程同时求解
• 非稳态流问题设置
• 非稳态流模型选择 – 总结
– 附录
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求解过程概览
求解参数 – 选择求解器 – 离散格式 初始条件 收敛 – 监测收敛过程 – 稳定性 • 设置松弛因子 • 设置 Courant number – 加速收敛 精度
FMG 在粗网格上用多重网格求解
– 通过 TUI 命令来设置
/solve/init/set-fmg-initialization
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检查Case
Case Check 功能发现一些常 见的错误设置和不一致性
– 提供选择参数和模型的指导
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插值方法（梯度）
为了得到扩散通量、速度导数，以及高阶离散格式，都需要求解 变量的梯度
单元中心的变量梯度由以下三种方法得到:
– Green-Gauss Cell-Based – 可能会引起伪扩散 – Green-Gauss Node-Based – 更精确，更少伪扩散，建议对三角 形/四面体网格采用 – Least-Squares Cell-Based – 建议对多面体网格采用，精度和属 性同Node-based
– Linear – 当其他格式导致收敛问题或非物理解时使用
– Second-Order – 用于压缩流，不适用多孔介质、风扇、压力突 变以及VOF/Mixture 多相流 – Body Force Weighted – 用于大体积力的情况，如高瑞利数自然 对流或高旋流
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• 不能超过 2 （缺省为1）
• 有收敛困难时减少 Courant 数
对隐式求解器:
– Courant 没有稳定性约束限制
• 缺省值为 5.
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加速收敛
可以通过以下方法加速收敛:
– 设置更好的初场
• 从前次的计算结果开始（如需要，可以使用file/interpolation）
用于可以直接应用或忽略这 些建议
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收敛性
计算收敛时应该满足:
– 所有离散的守恒方程（动量、能量等）在所有的单元中满足指定 的误差或者结果随计算不再改变 – 全局的质量、动量、能量和标量达到平衡
使用残差历史曲线来监测收敛：
– 一般地，残差下降三个量级表示至少达到定性的收敛，流场的主 要特征已经形成。
解决方法 – 确保问题是物理合理的 – 用一阶离散格式计算一个初场 – 对压力基求解器，减少发散方程的 松弛因子 – 对密度基求解器，减少Courant 数 – 重新生成网格或加密质量差的网格
• 注意网格自适应不能提高扭曲度大 的网格质量
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Continuity equation convergence trouble affects convergence of all equations.
修改松弛因子
松弛因子用来稳定压力基求解器 的迭代过程 以缺省的松弛因子开始计算 减少动量方程的松弛因子经常有 助于收敛
– 缺省值对大多数问题都适用， 需要时你可以改变这些值
净通量差值（Net Results）应该小于通过边界最小通量的1%
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残差与收敛
如果监测到求解已经收敛，但计算结果还在改变，或还有大的质 量/热量不平衡，这表示求解还未收敛 此时，你应该:
– 减小残差标准或关闭监测残差的窗口
– 继续迭代直至计算收敛
– 压力基求解器的能量残差应下降到10-6
– 组分残差应下降到10-5
监测定量的收敛:
– 监测其他关键的物理量 – 确保全局的质量、能量、组分守恒。
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监测收敛-残差
残差图显示何时收敛达到指定标准
All equations converged. 10-3
在Convergence Criterion 窗口选择 mpany © PERA China
收敛遇到的困难
对一些病态问题，差质量的网格或不合适的求解设置，都 可能出现数值不稳定性
– 表现为残差曲线上扬（发散）或不下降 – 发散意味守恒方程的不平衡增加 – 没收敛的结果会误导使用者
Enabling pressurebased coupled solver (PBCS)
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如何选择求解器
压力基求解器应用范围覆盖从低压不可压缩流到高速压缩流 – 需要的内存少 – 求解过程灵活 压力基耦合求解器 (PBCS) 适用于大多数单相流，比分离求解器性能更 好 – 不能用于多相流（欧拉）、周期质量流和 NITA – 比分离求解器多用1.5–2倍内存 密度基耦合求解器 (DBCS)适用于密度、能量、动量、组分间强耦合的 现象 – 例如: 伴有燃烧的高速可压缩流动，超高音速流动、激波干扰 隐式方法一般优于显式，因为其对时间步有严格的限制 显式方法一般用于流动时间尺度和声学时间尺度相当的情况（如高马 赫激波的传播）
Check for convergence No
– 网格无关性
– 自适应网格
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求解器选择
FLUENT中有两种求解器 – 压 力基和密度基。
Pressure-Based (segregated)
Solve U-Momentum Solve V-Momentum Solve W-Momentum Solve Mass Continuity; Update Velocity
压力速度耦合
压力基求解器通过连续性方程和动量方程导出压力方程或压力修 正方程 FLUENT中有四种耦合方式 – Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE)
• 默认算法，稳健性好
– SIMPLE-Consistent (SIMPLEC)
• 对简单问题，收敛更快，如层流
– Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)
• 对非稳态流动或者高扭曲度网格有用
– Fractional Step Method (FSM) 对非稳态问题
• 和 NITA 合用，类似 PISO.
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10-6
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监测收敛-力和面上的变量
除了残差外，也可以监测升力、阻力和 力矩系数 边界或其他定义的面上的导出变量或函 数（如面积分）
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检查全局通量守恒
除了监测残差和变量历史外，也可以检查全局热和质量平衡
FMG 初始化
Full MultiGrid (FMG) 能用来创建更好的初场。
– FMG 初始化对包括大的压力梯度和速度梯度的复杂流动有用
– 在粗级别网格上求解一阶欧拉方程
– 可用于压力基或密度基求解器，但限于稳态问题
启动 FMG 初始化
– 压力基求解器: /solve/init/fmg-initialization – 密度基求解器: 当选择密度基求解器后在 GUI里可见
– 合适的设置最好通过经验获得
对密度基求解器，对耦合方程组 外的方程，松弛因子同样有用
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修改 Courant 数
对密度基求解器，即使稳态问题， 也存在瞬态项
– 用Courant 定义时间步长
对显式求解器:
– 稳定性约束限制了最大Courant 数
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求解器选择
密度基耦合求解器
– 以矢量方式求解连续性方程、动 量方程、能量方程和组分方程 – 通过状态方程得到压力 – 其他标量方程按照分离方式求解
DBCS 可以显式或隐式方式求解
– 隐式 – 使用高斯赛德尔方法求解 所有变量 – 显式: 用多步龙格库塔显式时间积 分法。
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离散化（插值方法）