Fluent求解对网格质量的要求
学习fluent (流体常识及软件计算参数设置)
luent中一些问题----(目录)1 如何入门2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语2.1 理想流体(Ideal Fluid)和粘性流体(Viscous Fluid)2.2 牛顿流体(Newtonian Fluid)和非牛顿流体(non-Newtonian Fluid)2.3 可压缩流体(Compressible Fluid)和不可压缩流体(Incompressible Fluid)2.4 层流(Laminar Flow)和湍流(Turbulent Flow)2.5 定常流动(Steady Flow)和非定常流动(Unsteady Flow)2.6 亚音速流动(Subsonic)与超音速流动(Supersonic)2.7 热传导(Heat Transfer)及扩散(Diffusion)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?3.1 离散化的目的3.2 计算区域的离散及通常使用的网格3.3 控制方程的离散及其方法3.4 各种离散化方法的区别4 常见离散格式的性能的对比(稳定性、精度和经济性)5 流场数值计算的目的是什么?主要方法有哪些?其基本思路是什么?各自的适用范围是什么?6 可压缩流动和不可压缩流动,在数值解法上各有何特点?为何不可压缩流动在求解时反而比可压缩流动有更多的困难?6.1 可压缩Euler及Navier-Stokes方程数值解6.2 不可压缩Navier-Stokes方程求解7 什么叫边界条件?有何物理意义?它与初始条件有什么关系?8 在数值计算中,偏微分方程的双曲型方程、椭圆型方程、抛物型方程有什么区别?9 在网格生成技术中,什么叫贴体坐标系?什么叫网格独立解?10 在GAMBIT中显示的“check”主要通过哪几种来判断其网格的质量?及其在做网格时大致注意到哪些细节?11 在两个面的交界线上如果出现网格间距不同的情况时,即两块网格不连续时,怎么样克服这种情况呢?12 在设置GAMBIT边界层类型时需要注意的几个问题:a、没有定义的边界线如何处理?b、计算域内的内部边界如何处理(2D)?13 为何在划分网格后,还要指定边界类型和区域类型?常用的边界类型和区域类型有哪些?14 20 何为流体区域(fluid zone)和固体区域(solid zone)?为什么要使用区域的概念?FLUENT是怎样使用区域的?15 21 如何监视FLUENT的计算结果?如何判断计算是否收敛?在FLUENT中收敛准则是如何定义的?分析计算收敛性的各控制参数,并说明如何选择和设置这些参数?解决不收敛问题通常的几个解决方法是什么?16 22 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?17 23 在FLUENT运行过程中,经常会出现“turbulence viscous rate”超过了极限值,此时如何解决?而这里的极限值指的是什么值?修正后它对计算结果有何影响18 24 在FLUENT运行计算时,为什么有时候总是出现“reversed flow”?其具体意义是什么?有没有办法避免?如果一直这样显示,它对最终的计算结果有什么样的影响26 什么叫问题的初始化?在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响?初始化中的“patch”怎么理解?27 什么叫PDF方法?FLUENT中模拟煤粉燃烧的方法有哪些?30 FLUENT运行过程中,出现残差曲线震荡是怎么回事?如何解决残差震荡的问题?残差震荡对计算收敛性和计算结果有什么影响?31数值模拟过程中,什么情况下出现伪扩散的情况?以及对于伪扩散在数值模拟过程中如何避免?32 FLUENT轮廓(contour)显示过程中,有时候标准轮廓线显示通常不能精确地显示其细节,特别是对于封闭的3D物体(如柱体),其原因是什么?如何解决?33 如果采用非稳态计算完毕后,如何才能更形象地显示出动态的效果图?34 在FLUENT的学习过程中,通常会涉及几个压力的概念,比如压力是相对值还是绝对值?参考压力有何作用?如何设置和利用它?35 在FLUENT结果的后处理过程中,如何将美观漂亮的定性分析的效果图和定量分析示意图插入到论文中来说明问题?36 在DPM模型中,粒子轨迹能表示粒子在计算域内的行程,如何显示单一粒径粒子的轨道(如20微米的粒子)?37 在FLUENT定义速度入口时,速度入口的适用范围是什么?湍流参数的定义方法有哪些?各自有什么不同?38 在计算完成后,如何显示某一断面上的温度值?如何得到速度矢量图?如何得到流线?39 分离式求解器和耦合式求解器的适用场合是什么?分析两种求解器在计算效率与精度方面的区别43 FLUENT中常用的文件格式类型:dbs,msh,cas,dat,trn,jou,profile等有什么用处?44 在计算区域内的某一个面(2D)或一个体(3D)内定义体积热源或组分质量源。
FLUENT参数设置
FLUENT参数设置1.网格设置:网格是影响仿真结果的重要因素,所以正确的网格设置非常重要。
(a)边界条件:首先,根据你的仿真模型,设置边界条件。
例如,如果你仿真的是空气流动在一个封闭空间中的问题,那么你需要设置墙壁、入口和出口的边界条件。
确保边界条件被准确地定义。
(b)网格划分:在网格划分中,你需要考虑网格精度和计算时间的平衡。
较精细的网格可以提供更准确的结果,但也会增加计算时间和内存需求。
所以要在增加精度和处理时间之间进行权衡。
(c)边界层网格:根据流场的特性,添加适当的边界层网格来更精确地捕捉均流条件。
(d)网格独立性:进行网格独立性分析,即通过在不同的网格细度上进行仿真,来判断模型结果是否收敛并保持一致。
2.物理模型设置:选择适当的物理模型是实现精确仿真的关键。
(a)流体模型:根据实际情况选择合适的流体模型。
例如,对于气体流动问题,可以选择标准的理想气体模型。
(b) 物理现象:考虑你希望研究或模拟的物理现象,并选择相应的模型。
例如,如果你希望研究湍流流动,可以选择湍流模型如k-epsilon模型。
(c)进一步模型设置:根据具体问题的特点,可以选择开启其他模型参数。
例如,对于多相流问题,需要开启相应的多相流模型。
3.数值设置:数值设置对于FLUENT的结果准确性和收敛性都有很大的影响。
(a)时间步长:根据仿真的时间尺度,选择适当的时间步长。
过大的时间步长可能导致不准确的结果,而过小的时间步长会增加计算时间。
(b)收敛准则:选择合适的收敛准则,例如残差的阈值。
一般来说,残差在迭代过程中应达到稳定状态,并且误差足够小。
(c)迭代方案:选择合适的求解器和预处理器。
FLUENT提供了多种求解器和预处理器的选择,根据具体问题进行设置。
4.结果输出:为了更好地理解仿真结果,合理的结果输出设置是必要的。
(a)监控参数:选择与你的研究目的相关的参数,如速度、温度、压力等,并设置相应的监控点。
(b)数值图表:选择合适的结果图表,如速度矢量图、压力分布图等,以更直观地观察结果。
CFD 计算对计算网格有特殊的要求
CFD 计算对计算网格有特殊的要求,一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格,二是网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。
对于面网格,可以设置平行于给定边的边界层网格,可以指定第二层与第一层的间距比,及总的层数。
对于体网格,也可以设置垂直于壁面方向的边界层,从而可以划分出高质量的贴体网格。
而其它通用的CAE 前处理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的,在结构分析中不存在边界层问题,因而采用这种工具生成的网格难以满足CFD 计算要求,而Gambit 软件解决了这个特殊要求。
如果先在一条边上画密网格再在之上画边界层,边界层与网格能很好的对应起来如果直接在一条边上画边界层,则边界层横向之间的距离很宽怎么设置边界层横向之间的距离,即不用先画网格也能画出横向距离很密的边界层来?在划分边界层网格之前,用粘性网格间距计算器,计算出想要的y+值对应的第一层网格高度;第一层高度出来之后,关于网格的纵横向网格间距之比,也就是边界层第一层网格高度与横向间距之比,大概在1/sqrt(Re),最为适宜;先在你要划边界层网格的边上划分线网格,然后再划分边界层。
gambit本人也用了一段时间,六面体网格四面体网格我都画过,但是最头疼的还是三维边界层网格的生成。
用gambit自带的边界层网格生成功能画出来的边界层网格经常达不到好的效果,或者对于复杂的外形根本就无法生成边界层网格。
为此我就采用手动设置边界层,但是比较费时间,效果还一般。
不知道大家是不是也遇到相似的问题,或者有更好的方法,请指点一下,先谢谢了!22 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(Relaxati on Factors)。
Fluent常见报错和计算错误
Fluent常见报错和计算错误Fluent 计算错误汇总:1. .fluent 不能显⽰图像在运⾏fluent 时,导⼊case 后,检查完grid,在显⽰grid 时,总是出现这样的错误Error message from graphics function Update_Display:Unable to Set OpenGL Rendering ContextError: FLUENT received a fatal signal SEGMENTA TION VIOLATION.Error Object: 解决办法:右键单击快捷⽅式,把⽬标由x:fluent.incntbinntx86fluent.exe改成:x:fluent.incntbinntx86fluent.exe 2d -driver msw如果还有三维的,可以再建⽴⼀个快捷⽅式改成:x:fluent.incntbinntx86fluent.exe 3d -driver msw这就可以直接调⽤了。
如果不是以上原因引起的话,也有可能是和别的软件冲突,如MATLAB 等,这也会使fluent ⽆法显⽰图像。
2:GAMBIT 安装后⽆法运⾏,出错信息是“unable find Exceed X Server”A. GAMBIT 需要装EXCEED 才能⽤。
gambit 的运⾏:先运⾏命令提⽰符,输⼊gambit,回车fluent 的运⾏:直接在开始-程序-Fluent Inc ⾥⾯3:Fluent 安装后⽆法运⾏,出错信息是“unable find/open license.datA. FLUENT 和GAMBIT 需要把相应license.dat ⽂件拷贝到FLUENT.INC/license ⽬录下4:出错信息:运⾏gambit 时提⽰找不到gambit ⽂件A. FLUENT 和GAMBIT 推荐使⽤默认安装设置,安装完GAMBIT 请设置环境变量,设置办法“开始-程序-FLUENT INC-Set Environment 另外设置完环境变量需要重启⼀下,否则仍会提⽰找不到环境变量。
fluent相关问题汇总
1、实体、实面与虚体、虚面的区别在建模中,经常会遇到实...与虚...,而且虚体的计算域好像也可以进行计算并得到所需的结果,对二者的根本区别及在功能上的不同对于求解是没有任何区别的,只要你能在虚体或者实体上划分你需要的网格Gambit的实体和虚体在生成网格和计算的时候对于结果没有任何影响,实体和虚体的主要区别有以下几点:1.实体可以进行布尔运算但是虚体不能,虽然不能进行布尔运算,但是虚体存在merge,split等功能;2.实体运算在很多cad软件里面都有,但是虚体是gambit的一大特色,有了虚体以后,Gambit的建模和网格生成的灵活性增加了很多。
3.在网格生成的过程中,如果有几个相对比较平坦的面,你可以把它们通过merge合成一个,这样,作网格的时候,可以节省步骤,对于曲率比较大的面,可能生成的网格质量不好,这时候,你可以采取用split的方式把它划分成几个小面以提高网格质量。
对于虚体生成的计算网格,和实体生成的计算网格,在计算的时候没有区别,关键是看网格生成的质量如何,与实体虚体无关。
经常在作复杂模型计算的时候,大部分都是用的虚体,特别是从其他的建模软件里面导进来的复杂模型,基本上不能够生成实体。
至于计算的效果如何,与Fluent的设置和网格的质量有关,与模型无关。
2、什么叫问题的初始化?在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响?初始化中的“patch”怎么理解?问题的初始化就是在做计算时,给流场一个初始值,包括压力、速度、温度和湍流系数等。
理论上,给的初始场对最终结果不会产生影响,因为随着跌倒步数的增加,计算得到的流场会向真实的流场无限逼近,但是,由于Fluent等计算软件存在像离散格式精度(会产生离散误差)和截断误差等问题的限制,如果初始场给的过于偏离实际物理场,就会出现计算很难收敛,甚至是刚开始计算就发散的问题。
因此,在初始化时,初值还是应该给的尽量符合实际物理现象。
这就要求我们对要计算的物理场,有一个比较清楚的理解。
Fluent计算对网格质量的几个主要要求
Fluent计算对网格质量的几个主要要求
Fluent计算对网格质量的几个主要要求
1)网格质量参数:
Skewness (不能高于0.95,最好在0.90以下;越小越好)
Change in Cell-Size (也是Growth Rate,最好在1.20以内,最高不能超过1.40)
Aspect Ratio (一般控制在5:1以内,边界层网格可以适当放宽)
Alignment with the Flow(就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,以减少假扩散)
2)网格质量对于计算收敛的影响:
高Skewness的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness的单元。
举个例子:共有112,000个单元,仅有7个单元的Skewness超过了0.95,在进行到73步迭代时计算就发散了!
高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。
也就是说,Aspect Ratio 尽量控制在推荐值之内。
3)网格质量对精度的影响:
相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么高连续方程残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
4)网格单元形状的影响:
非结构网格比结构网格的截断误差大,因此,为提高计算精度计,请大家尽量使用结构网格,对于复杂几何,在近壁这些对流动影响较大的地方尽量使用结构网格,在其他次要区域使用非结构网格。
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全参数设置
FLUENT全参数设置FLUENT是一款流体力学仿真软件,用于通过求解流动和传热问题来模拟和分析各种工程现象。
在使用FLUENT进行仿真之前,我们需要进行全参数设置,以确保所得到的结果准确可靠。
本文将介绍FLUENT的全参数设置,并提供一些适用于新手的建议。
1.计算网格设置:计算网格是FLUENT仿真中最重要的因素之一、合适的网格划分能够很好地表达流场和传热场的特征。
在设置计算网格时,可以考虑以下几个因素:-网格类型:可以选择结构化网格或非结构化网格。
结构化网格具有规则排列的单元,易于生成和细化。
非结构化网格则适用于复杂的几何形状。
-网格密度:根据仿真需求和计算资源的限制,选择合适的网格密度。
一般来说,流动和传热现象较为复杂时,需要更密集的网格划分。
-边界层网格:在靠近流体边界处增加边界层网格可以更准确地捕捉边界层流动的细节。
-剪切层网格:对于具有高速剪切层的流动,应添加剪切层网格以更好地刻画流场。
2.物理模型设置:- 湍流模型:选择合适的湍流模型,如k-epsilon模型、Reynolds Stress Model(RSM)等。
根据流动领域的特点,选用合适的湍流模型能够更准确地预测湍流现象。
- 辐射模型:对于辐射传热问题,可以选择合适的辐射模型进行建模。
FLUENT提供了多种辐射模型,如P1模型、Discrete Ordinates模型等。
-传热模型:根据具体问题,选择适当的传热模型,如导热模型、对流传热模型等。
在选择传热模型时,需要考虑流体性质和边界条件等因素。
3.数值方法设置:数值方法的选择和设置对仿真结果的准确性和稳定性有很大影响。
以下是一些建议:-离散格式:选择合适的离散格式进行数值计算。
一般来说,二阶精度的格式足够满足大多数仿真需求。
-模拟时间步长:选择合适的模拟时间步长以保证数值稳定性。
一般来说,时间步长应根据流场的特性和稳定性来确定。
-松弛因子设置:对于迭代求解的过程,设置合适的松弛因子能够提高求解的收敛速度。
参考第05章fluent网格
网格的读入和使用FLUENT可以从输入各种类型,各种来源的网格。
你可以通过各种手段对网格进行修改,如:转换和调解节点坐标系,对并行处理划分单元,在计算区域内对单元重新排序以减少带宽以及合并和分割区域等。
你也可以获取网格的诊断信息,其中包括内存的使用与简化,网格的拓扑结构,解域的信息。
你可以在网格中确定节点、表面以及单元的个数,并决定计算区域内单元体积的最大值和最小值,而且检查每一单元内适当的节点数。
以下详细叙述了FLUENT关于网格的各种功能。
(请参阅网格适应一章以详细了解网格适应的具体内容。
)网格拓扑结构FLUENT是非结构解法器,它使用内部数据结构来为单元和表面网格点分配顺序,以保持临近网格的接触。
因此它不需要i,j,k指数来确定临近单元的位置。
解算器不会要求所有的网格结构和拓扑类型,这使我们能够灵活使用网格拓扑结构来适应特定的问题。
二维问题,可以使用四边形网格和三角形网格,三维问题,可以使用六面体、四面体,金字塔形以及楔形单元,具体形状请看下面的图形。
FLUENT可以接受单块和多块网格,以及二维混合网格和三维混合网格。
另外还接受FLUENT有悬挂节点的网格(即并不是所有单元都共有边和面的顶点),有关悬挂节点的详细信息请参阅“节点适应”一节。
非一致边界的网格也可接受(即具有多重子区域的网格,在这个多重子区域内,内部子区域边界的网格节点并不是同一的)。
详情请参阅非一致网格Figure 1: 单元类型可接受网格拓扑结构的例子正如网格拓扑结构一节所说,FLUENT可以在很多种网格上解决问题。
图1—11所示为FLUENT的有效网格。
O型网格,零厚度壁面网格,C型网格,一致块结构网格,多块结构网格,非一致网格,非结构三角形,四边形和六边型网格都是有效的。
Note that while FLUENT does not require a cyclic branch cut in an O-type grid,it will accept a grid that contains one.Figure 1: 机翼的四边形结构网格Figure 2:非结构四边形网格Figure 3: 多块结构四边形网格Figure 4: O型结构四边形网格Figure 5: 降落伞的零厚度壁面模拟Figure 6: C型结构四边形网格Figure 7:三维多块结构网格Figure 8: Unstructured Triangular Grid for an AirfoilFigure 9:非结构四面体网格Figure 10:具有悬挂节点的混合型三角形/四边形网格Figure 11:非一致混合网格for a Rotor-Stator Geometry选择适当的网格类型FLUENT在二维问题中可以使用由三角形、四边形或混合单元组成的网格,在三维问题中可以使用四面体,六面体,金字塔形以及楔形单元,或者两种单元的混合。
谈谈FLUENT中网格质量的问题
谈谈FLUENT中⽹格质量的问题谈谈Fluent中⽹格质量的问题中⽹格质量的问题我们在fluent计算中经常碰到⽹格划分质量的问题,如果要得到⾼质量的⽹格划分需要注意哪些问题?其具体的依据是什么啊?个⼈认为主要有三项:⽹格的正交性,雅可⽐值,扭⾓,和光滑性。
对于⼀般的CFD程序,结构化⽹格要求正交性和光滑性要⽐较好,但是对于FLUENT这样基于⾮结构⽹格的,尤其是其中程序中加⼊了很多加快收敛速度的⽅法的软件,后者要求就不要太⾼。
因此真正需要考虑⽹格影响的,⼀般应该在基于结构⽹格的软件上才需要。
基于⾮结构⽹格的有限体积法,计算通量的时候存在相邻节点的通量计算本⾝就可能存在计算误差,所以精度始终有限,顺便说⼀下,对于FLUENT,顶多⼆阶离散格式就够了,⽽且绰绰有余。
甚⾄诸多⼯程师认为⼀阶精度⾜够⽤于⼯程计算,因为FLUENT的内核算法缺陷在于,其在计算中的误差远远达不到⼆阶的精度。
⽹格质量本⾝与具体问题的具体⼏何特性、流动特性及流场求解算法有关。
因此,⽹格质量最终要由计算结果来评判,但是误差分析以及经验表明,CFD计算对计算⽹格有⼀些⼀般性的要求,例如光滑性、正交性、⽹格单元的正则性以及在流动变化剧烈的区域分布⾜够多的⽹格点等。
对于复杂⼏何外形的⽹格⽣成,这些要求往往并不可能同时完全满⾜。
例如,给定边界⽹格点分布,采⽤Laplace⽅程⽣成的⽹格是最光滑的,但是最光滑的⽹格不⼀定满⾜物⾯边界正交性条件,其⽹格点分布也很有可能不能捕捉流动特征,因此,最光滑的⽹格不⼀定是最好的⽹格。
对计算⽹格的⼀个最基本的要求当然是所有⽹格点的Jacobian必须为正值,即⽹格体积必须为正,其他⼀些最常⽤的⽹格质量度量参数包括扭⾓(skew angle)、纵横⽐(aspect ratio、Laplacian、以及弧长(arc length)等。
通过计算、检查这些参数,可以定性的甚⾄从某种程度上定量的对⽹格质量进⾏评判。
网格与CFD求解精度的关系
• Hex, Tri, Quad: 大多数网格的EquiAngle Skew 应该低于0.85。 • Tetrahedral: 大多数网格的EquiAngle Skew 应该低于0.9, 对于某些简单物理问题可以更大。 对于关键区域网格的Size Change应该低于2, 实际尺寸变化要视所研究的物理现象而定。
R
c
Circumscribed circle
b
e2
ac 2 bd 2
21
网格质量 – Diagonal Ratio
Diagonal Ratio 指标 (QDR) 仅用于Quad和Hex网格,定义如下:
QDR max d1, d 2 , , d N min d1, d 2 , , d N
c1 c0
node值是cell值的加权平均
7
FLUENT中的有限体积法(6)
面值计算
Green-Gauss
FLUENT默认 相邻网格中心点的代数平均 计算量较小,准确度可以接受
Cell-Based method
Green-Gauss
Node-Based method
所求解的面上各节点值的代数平均 节点值取作周围网格单元值的代数加权平均 当非结构化网格时,比Cell-Based 更准确
Coarse mesh (228 cells)
medium mesh (912 cells)
FLUENT操作过程及参数选择
FLUENT操作过程及参数选择FLUENT是一种用于模拟流体力学问题的商业计算机软件,由ANSYS公司开发。
它采用计算流体力学(CFD)方法,用于模拟和分析流体流动、传热、化学反应和其他与流体相关的问题。
在FLUENT软件中,用户需要选择适当的操作过程和参数以进行模拟分析。
下面将详细介绍FLUENT的操作过程以及常见的参数选择。
操作过程:1. 几何建模:在使用FLUENT之前,必须先进行几何建模,以创建流体域和边界条件。
可以使用专业的三维建模软件(如CATIA、SolidWorks 等)或使用FLUENT提供的基本几何建模工具。
2.网格划分:在几何建模之后,需要对流体域进行网格划分。
网格的划分质量直接影响模拟结果的准确性和计算效率。
FLUENT提供了多种网格生成方法,如结构化网格、非结构化网格和混合网格。
根据具体情况选择合适的网格划分方法,并确保网格质量良好。
3.物理模型:在模拟之前,需要选择适当的物理模型以描述流体的行为。
FLUENT支持多种物理模型,如流体动力学模型、传热模型、湍流模型、多相流模型、化学反应模型等。
根据实际情况选择合适的物理模型,以获得准确的模拟结果。
4.数值方法:选择合适的数值方法对流体流动进行离散化计算。
FLUENT提供了多种数值方法,如有限体积法、有限差分法和有限元法等。
选择合适的数值方法可以提高计算精度和稳定性。
5.边界条件:为流体域的边界设置适当的边界条件。
边界条件描述了流体在边界上的特性,如流量、速度、温度、压力等。
根据实际情况选择合适的边界条件,并设置相应的数值。
6.运行模拟:设置好物理模型、数值方法和边界条件后,可以开始运行模拟。
FLUENT将使用所选的数值方法和物理模型,通过迭代计算的方式求解流体力学方程组。
7.后处理:模拟运行结束之后,可以对计算结果进行后处理。
FLUENT提供了多种后处理工具,如可视化工具、图表生成工具、数据输出工具等,可以对模拟结果进行分析、比较和展示。
Fluent 使用指导
离散格式
离散格式是针对对流项通量而言的
可供选择的离散格式:
• 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
• 用于几何建模和计算域划分
求解器和后处理器(Fluent)
• 设置求解模型和计算条件
• 进行计算求解
• 进行结果后处理
系统模拟器(Exceed)
• 模拟Linux运行环境,保证Gambit运行
可选用其它前处理器和后处理器,如ICEM-CFD 和TecPlot等
计算域的确定
需要哪类几何体?
几何体的选取范围?
?使用高阶离散格式二阶上风muscl?尽量让网格和流动方向一致减少伪扩散?加密网格?足够的网格密度对求解有突变的流动非常有用随着网格尺寸减少插值误差也减少?对非均匀网格尺寸变化不要太大均匀网格的截断误差小fluent提供基于网格尺寸梯度的自适应?减小网格扭曲度和长细比一般地避免使用长细比大于5的网格边界层允许使用更大长细比的网格优化四边形六面体网格使其更接近正交优化三边形四面体网格使其更接近等边湍流模型湍流模型ransbasedmodels一方程模型spalartallmaras二方程模型standardkrngkrelizablekstandardksstk多方程模型reynoldsstressmodelkkltransitionmodelssttransitionmodeldetachededdysimulationlargeeddysimulationincreaseincomputationalcostperiterationsa模型sa模型求解修正涡粘系数的一个输运方程计算量小?修正后涡粘系数在近壁面处容易求解主要应用于气动旋转机械等流动分离很小的领域如绕过机翼的超音速跨音速流动边界层流动等是一个相对新的一方程模型不需求解和局部剪切层厚度相关的长度尺度为气动领域设计的包括封闭腔内流动?可以很好计算有反向压力梯度的边界层流动?在旋转机械方面应用很广局限性?不可用于所有类型的复杂工程流动?不能预测各向同性湍流的耗散准标准k模型skeske是工业应用中最广泛使用的模型?模型参数通过试验数据校验过如管流平板流等?对大多数应用有很好的稳定性和合理的精度?包括适用于压缩性浮力燃烧等子模型ske局限性
fluent命令介绍、网格划分、参数使用
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;3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径,推荐设置办法,在非系统分区建一个目录,如d:\usersa) win2k用户在控制面板-用户和密码-高级-高级,在使用fluent用户的配置文件修改本地路径为d:\users,重起到该用户运行命令提示符,检查用户路径是否修改;b) xp用户,把命令提示符发送到桌面快捷方式,右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式-起始位置加入D:\users,重起检查。
FLUENT不收敛的解决方法
FLUENT不收敛的解决方法解决FLUENT不收敛的问题是一个复杂的过程,因为它涉及到多个因素的相互影响。
下面是一些解决FLUENT不收敛问题的常用方法:1.初始条件的选择:在开始数值求解之前,需要确定一个合适的初始条件。
初始条件对于解的收敛性至关重要。
初始条件应该尽可能接近真实的解,以便尽快地达到收敛状态。
2.网格的质量:网格的质量对于解的收敛性有重要影响。
不合适的网格质量可能导致剧烈的数值振荡和不收敛。
因此,在进行数值求解之前,要确保网格是充分细化和适当分布的。
3.边界条件的设置:边界条件是数值求解的重要组成部分。
正确选择和设置边界条件可以帮助解决不收敛的问题。
边界条件应该与实际情况相适应,并且在数值上稳定。
4.松弛因子的调整:松弛因子是迭代求解过程中的一个重要参数。
它可以控制数值振荡的幅度和求解的速度。
调整松弛因子可以帮助改善解的收敛性。
通常,可以通过逐步调整松弛因子的值来找到合适的取值。
5.改变求解方法:FLUENT提供了多种求解方法,包括迭代解法、隐式解法等。
在遇到不收敛的情况下,可以尝试改变求解方法。
例如,从显式求解器切换到隐式求解器,或者改变迭代收敛准则等。
6.缩小时间步长:时间步长是时间离散化的重要参数。
当模拟流体现象有快速变化时,时间步长可能需要相应缩小。
缩小时间步长可以提高求解的稳定性和收敛性。
7.考虑物理特性:在建立数学模型和设定边界条件时,要充分考虑物理特性。
不合理的模型和边界条件可能导致不收敛的问题。
合理的物理模型和边界条件可以提高解的收敛性。
8.自适应网格:自适应网格技术可以根据流场的变化情况动态调整网格,从而提高求解的精度和收敛性。
在遇到不收敛的问题时,可以尝试使用自适应网格技术。
9.并行计算:FLUENT支持并行计算,可以利用多个处理器进行求解。
并行计算可以加速求解过程,并有助于解决不收敛的问题。
通过提高计算效率,可以增加求解的稳定性和收敛性。
10.稳定化技术:当遇到不稳定的流场时,可以尝试使用稳定化技术来提高求解的稳定性。
fluent学习笔记
作必须在悬挂节点操作前进行,因为有悬挂节点的面不能被分离!当你按照改编标记分离面区
பைடு நூலகம்
域时,会有意外!b,分离单元区域。1 如果两个或更多的封闭的单元区域共享一个内部的边界,
你可以分割他们,但必须先将内壁的边界转换成其他双向的边界。2,基于标记的!
5, 建立周期性的区域:允许建立用等角或者非等角的周期性区域组成的周期性边界。你可以通过
往往是 o 型或者 c 型的,存在有凹角的分支切割。这是需要通过融合来消除人工生成的内部的
边界。
8, 分离面区域:1,你可以将任何双向类型的单一边界区域分离成两个完全分离的区域。2,你可
以将任一个对偶型的壁面区域分离成两个完全分离的区域。分离操作时,系统自动复制一份区
连接一对面区域使得网格具有周期性。如果两个区域有完全一样节点和面的分布,你可以生成
一个等角的周期性区域。Grid-modify_zone-make_periodic, 你需要指定两个区域,以及周期性为
旋转性还是移动性的。在系统测试两个面是否符合周期性条件的时候,一个面的配合公差是该
面的最短边的长度的一个分数。如果建立周期性区域失败,你可以通过修改该分数来重试!
修改网格:,
1,缩放网格!fluent 内部按照 m 和 si 长度单位。当网格读入解算器后,总假设网格是按照 m 生成的。
如果你的网格不是按照 m 生成,必须对网格进行缩放。你也可以通过缩放来改变网格的物理尺寸。例
如:你可以通过给 x 轴方向一个 2 的缩放因子来伸长该方向的网格尺寸。注意:当你使用各向异性的缩
• user@mymachine:>utility tmerge -2d • • Starting /Fluent.Inc/utility/tmerge2.1/ultra/tmerge_2d.2.1.7 • • Append 2D grid files.
fluent常见问题集锦
关于wall-shadow这个shadow从何而来?其边界层应当如何设定?你定义了属性不同的两个计算域(例如A 和B区域),两个区域形成共同的交界面。
其中A 计算域的面取以前的名称,而 B 计算域的面则取该名称.shadow 的名字。
在边界条件中将该表面定义为interior,则可以将该两区域结合成相连的计算域。
请问shadow 是自动生成的还是要自己去定义?shadow面通常在两种情况下出现:1.当一个wall 两面都是流体域时,那么wall 的一面被定义为wall.1,wall 的另一面就会被软件自动定义为wall.1_shadow,它的特性和wall是一样的,有关它的处理和wall面没有什么区别;2.另外一种情况就是当你在fluent 软件中,把周期性面的周期特性除去时,也会出现一个shadow 面,这种情况比较好理解,shadow面和原来的面分别构成周期性的两个面.shadow也出现在wall的一面是流体,而另一面是固体的情况。
此时可以进行流体-固体的耦合计算。
初始化和边界条件1 FLUENT 的初始化面板中有一项是设置从哪个地方开始计算(compute from),选择从不同的边界开始计算有很大的区别吗?该怎样根据具体问题选择从哪里计算呢?比如有两个速度入口A 和B,还有压力出口等等,是选速度入口还是压力出口?如果选速度入口,有两个,该选哪个呀?有没有什么原则标准之类的东西?一般是选取ALL ZONE,即所有区域的平均处理,通常也可选择有代表性的进口(如多个进口时)进行初始化。
对于一般流动问题,初始值的设定并不重要,因为计算容易收敛。
但当几何条件复杂,而且流动速度高变化快(如音速流动),初始条件要仔细选择。
如果不收敛,还应试验不同的初始条件,甚至逐次改变边界条件最后达到所要求的条件。
2 要判断自己模拟的结果是否是正确的,似乎解的收敛性要比那些初始条件和边界条件更重要,可以这样理解吗?也就是说,对于一个具体的问题,初始条件和边界条件的设定并不是唯一的,为了使解收敛,需要不断调整初始条件和边界条件直到解收敛为止,是吗?如果解收敛了,是不是就可以基本确定模拟的结果是正确的呢?对于一个具体的问题,边界条件的设定当然是唯一的,只不过初始化时可以选择不同的初始条件(指定常流),为了使解的收敛比较好,我一般是逐渐的调节边界条件到额定值("额定值"是指你题目中要求的入口或出口条件,例如计算一个管内流动,要求入口压力和温度为10MPa和3000K,那么我开始叠代时选择入口压力和温度为1MPa 和500K(假设,这看你自己问题了),等流场计算的初具规模、收敛的较好了,再逐渐调高压力和温度,经过好几次调节后最终到达额定值10MPa 和3000K,这样比一开始就设为10MPa和3000K收敛的要好些)这样每次叠代可以比较容易收敛,每次调节后不用再初始化即自动调用上次的解为这次的初始解,然后继续叠代。
拉伐尔喷管流动分析(gambit划分网格,fluent数值模拟)
喷管流动分析
一、分析目的
通过流体力学模拟软件,对喷管内的气体流动进行分析,得到其中的流场及激波情况
二、分析过程
(一)、模型建立及网格划分
1、首先在gambit中通过各关键点坐标画出模型
2、对各条线进行划分。
其中对左右两侧的线段采用一定的网格大小改变比例,以使近壁面网格加密;对上下表面分三段进行划分,以使网格均匀垂直
3、对整个面进行划分,如下图所示
4、网格质量分析如下图。
所有网格质量都在0.64以下(0为质量最好,1,为最差,一般要求网格质量都在0.75以下)
(二)fluent模拟
1、将上一步得到的网格文件导入,并设置显示方式
2、使用基于压力的求解器
3、设置使用的模型,包括能量模型与粘流模型。
下图为粘流模型的设置,使用k-omega双方程模型,以更好地模拟近壁面情况。
4、根据文献中的资料设置气体参数
5、设置边界条件,入口为30个大气压,3200K,出口设置为从0.5至1.5个大气压不等
6、设置计算方法
7、设置计算参数
8、设置监视器,以观察计算过程中的收敛情况
9、初始化并计算
10、从Graphics and Animations和Plots中得出结果图像
三、分析结果
1、压力云图
2、速度云图
3、马赫数
(1)出口0.9atm
(2)出口1.1atm
(3)出口2atm。
fluent 动网格
Remeshing方法中的一些参数设定:Remeshing中的参数Minimum length scale和Maximum Length Scale,这两个参数你可以参考mesh scale info中的值,仅是参考,因为mesh scale info中的值是整个网格的评价值,设置的时候看一下动网格附近的网格和整个网格区域的大小比较,然后确定这两个参数,一般来讲,动网格附近的网格较密,这些值都比整体的小,所以在设置时通常设置为比mesh scale info中的Minimum length scale大一点,比Maximum Length Scale小一点。
以上是一般来讲的设置思路。
下面是我在NACA0012翼型动网格例子中的设置:Remeshing中的参数设定:为了得到较好的网格更新,本例在使用局部网格重新划分方法时,使用尺寸函数,也就是Remeshing+Must Improve Skewness+Size Function的策略。
将Minimum Length Scale及Maximum Length Scale均设置为0,为了使所有的区域都被标记重新划分;Maximum Cell Skewness(最大单元畸变),参考Mesh Scale Info…中的参考值0.51,将其设定为0。
4,以保证更新后的单元质量;Size Remesh Interval(依照尺寸标准重新划分的间隔),将这个值设定为1,在FLUENT,不满足最大网格畸变的网格在每个时间步都会被标记,而后重新划分,而不满足最小,最大及尺寸函数的网格,只有在Current Time=(Size Remesh Interval)*delta t的时候,才根据这些尺寸的标准标记不合格的单元进行重新划分,为了保证每步的更新质量,将其修改为1,就是每个时间都根据尺寸的标准标记及更新网格.Size Function Resolution(尺寸函数分辨率),保持默认的3;Size Function Variation(尺寸函数变量):建议使用一个小值,在0.1到0。
Fluent解不收敛解决办法
Fluent解不收敛解决办法Fluent解不收敛解决办法1.首先是改变初值,尝试不同的初始化,事实上好像初始化很关键,对于收敛~2.FLUENT的收敛最基础的是网格的质量,计算的时候看怎样选择CFL数,这个*经验3.首先查找网格问题,如果问题复杂比如多相流问题,与模型、边界、初始条件都有关系。
4.边界条件、网格质量5.有时初始条件和边界条件严重影响收敛性,我曾经作过一个计算反反复复,通过修改网格,重新定义初始条件,包括具体的选择的模型,还有老师经常用的方法就是看看哪个因素不收敛,然后寻找和它有关的条件,改变相应参数。
就收敛了6.A.检查是否哪里设定有误. 比方用mm的unit建构的mesh,忘了scale... 比方给定的b.c.不合里...B.从算至发散前几步,看presure分布,看不出来的话,再算几步, 看看问题大概出在那个区域,连地方都知道的话,应该不难想出问题所在.C.网格,配合第二点作修正, 或是认命点,就重建个更漂亮的,或是更粗略的来除错...D.再找不出来的话,我会换个solver...7.我解决的办法是设几个监测点,比如出流或参数变化较大的地方,若这些地方的参数变化很小,就可以认为是收敛了,尽管此时残值曲线还没有降下来。
8.记得好像调节松弛因子也能影响收敛,不过代价是收敛速度。
9.网格有一定的影响,最主要的还是初始和边界条件在FLUENT的中文帮助里,对收敛有比较详细地描述,建议去看看。
收敛性可能会受到很多因素影响。
大量的计算单元,过于保守的亚松驰因子和复杂的流动物理性质常常是主要的原因。
有时候很难确定你是否得到了收敛阶。
没有判断收敛性的普遍准则。
残差定义对于一类问题是有用的,但是有时候对其它类型问题会造成误导。
因此,最好的方法就是不仅用残差来判断收敛性而且还要监视诸如阻力、热传导系数等相关的积分量。
在FLUENT的帮助文件里给出了下面几种典型的情况。
1、如果你对流场的初始猜测很好,初始的连续性残差会很小从而导致连续性方程的标度残差很大。