用Fluent计算二维圆柱绕流
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Internal continuity内部连续性 Wedge corner shape楔形拐角的形状 Transition pattern边界层各层之间的转换模式，共有四种 Attachment选择所要生成边界层的边界（边或面）
面网格
生成网格面：mesh/face/mesh face
Fluent求解问题的步骤
确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT） 输入并检查网格 选择求解器（2D或3D） 选择求解的方程（层流或是湍流等） 确定流体的材料的物性 确定边界的类型（GAMBIT） 及其边界条件（FLUENT） 条件计算的控制参数 流场的初始化 求解计算 判断收敛 保存结果并进行后处理
输出网格文件
输出网格文件：file/export/mesh Filename=cf.msh（网格名任意） Export 2-D（X-Y）mesh输出二维网格 Accept 输出
Fluent求解问题的步骤
确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT） 输入并检查网格 选择求解器（2D或3D） 选择求解的方程（层流或是湍流等） 确定流体的材料的物性 确定边界的类型（GAMBIT） 及其边界条件（FLUENT） 条件计算的控制参数 流场的初始化 求解计算 判断收敛 保存结果并进行后处理设 Nhomakorabea流体属性
设置流体属性：define/materials
Material: water (fluid) Property Units Method Value(s) -------------------------------------------------------------Density kg/m3 constant 1 Viscosity kg/m-s constant 0.001
CFD的软件结构
前处理器（preprocessor）
定义所求问题的几何计算域 划分子区域，形成单元网格 选择相应的控制方程 定义流体的属性参数 为边界处的单元指定边界条件 对于瞬态问题，指定初始条件
求解器（solver）
借助简单函数来近似待求的流动变量 将近似关系代入控制方程形成离散方程组 求解代数方程组
Faces点击要生成网格的面 Element/quad 单元形式为四边形网格 Type/pave默认值 Spacing/interval size=0.005（各直线边设置节点间隙为0.005） Apply 生成网格
设置边界类型
设置边界类型：zone/specify boundary types Action/add添加边界类型 Name=inlet输入边界名称 type=velocity-inlet选择速度入口边界类型 entity/edges选中所要设置的速度入口边界 Apply应用（添加） 设置压力出口：name=outlet，type=pressure-outlet 设置圆柱固壁：name=cylinder，type=wall 设置矩形边界固壁：name=wall，type=wall
软件下载及安装
Fluent: FLUENT_V6.2-LND Gambit: Fluent.Gambit.v2.3.16-TBE
ftp://hit:hit@:21/software/Engineering.General/C FD/Fluent/ Fluent 和 Gambit 可安装到同一目录 Fluent.Inc\ 下 安装完成后将crack\license.dat拷贝到Fluent.Inc\license\下
使用Gambit生成网格
确定几何形状
点 ——> 直线、曲线 —封闭—> 面（特殊面） 布尔运算(Unit, Subtract, Intersect)，移动和拷贝(Move/Copy) 分裂与合并(Split, Merge)，连接与解除连接(connect, disconnect)
生成计算网格
线网格 ——>（边界层网格） ——> 面网格（结构、非结构） 单元形式：三角形单元、四边形单元、混合单元
Density： 运动粘性系数：
Viscosity：
2 0.001m / s
编译速度入流UDF
编译速度入流：define/user-defined/functions/interpreted
由线生成面：geometry/face/form face右击选中wire frame
线网格
边线网格节点分布：mesh/edge/mesh edges Ratio节点间隔增长比例 Space/interval count 节点数 Space/interval size 节点间隔 例如： 上下壁面：Ratio（1.01）， interval size（0.02） 圆柱表面：Ratio（1）， interval count（64） 入流出流：Ratio（1）， interval size（0.01）
边界层网格（一）
边界层网格：mesh/boundary layer/create boundary layer 边界层网格设置有两种方法：uniform or aspect ratio based
Uniform包含四个参数： first row（a）指定第一层边界层的厚度 Growth factor（b/a）边界层厚度增长的比例，但如果相邻 边的节点分布已经确定，则网格会自动调整 Rows边界层层数 Depth（D）总的边界层厚度 这四个参数中任意设定三个，则程序会自动算出第四个参 数的值
建立几何模型
由点创建直线：geometry/edge/create edge右击并选中straight 单击vertices，使之呈黄色，在图形界面中用shift+左键选中 你要创建直线的端点
由点创建圆：geometry/edge/create edge右击图标并选中cycle
常用线操作： 分割线：geometry/edge/split or merge edge右击选中split edge 合并线：geometry/edge/split or merge edge右击选中merge edge 实化线：geometry/edge/smooth or convert edge右击选中convert edge
后处理（postprocessor）
计算域的几何模型及网格显示 矢量图（如速度矢量线） 等值线图 填充型的等值线图（云图） XY散点图 粒子轨迹图 图像处理功能（平移、缩放、旋转等）
Fluent简介
通用软件：PHOENICS、FLUENT（40%）、STARCD、CFX-TASCflow、NUMECA等
边界层网格（二）
aspect ratio based纵横比，即边界层厚度与边界节点间隔的比 例，也有四个参数 first percent第一层边界层中厚度占边界节点间隔的百分之 几（如：纵横比为为0.5，则输入50） Growth factor（b/a）边界层厚度增长的比例，亦即纵横比 增长的比例，因为边界节点的间隔是固定的（如：1.1） Rows边界层层数（如：8） Last percent最后一层边界层中厚度占节点间隔的百分之几
建立Fluent计算模型
启动Fluent 2D求解器
读入网格文件：file/read/case（*.msh） 网格检查：grid/check
确定单位长度：grid/scale
建立计算模型： define/models/solver (2d, segregated) define/models/viscous （laminar）
为什么需要CFD？
实验测量 理论分析
数值计算
理论分析优点：结果具有普遍性 缺点：非线性情况，只有少数流动能给出解析结果 实验测量优点：实验结果真实可信 缺点：受模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度的限制， 且耗费巨大、周期长 数值计算优点：1、能给出复杂边界非线性问题的数值解 2、不受物理模型和实验模型的限制，省钱省时，灵活性大 缺点：1、依赖于物理、数学模型，且不能提供解析表达式 2、程序的编制及资料的收集、整理等依赖于经验与技巧
Fluent可以求解的问题： 非结构自适应网格模拟2D或者3D流场 不可压或可压流动 无粘，层流和湍流 牛顿流或者非牛顿流 滑动网格界面和混合界面：算例1、2 复杂外形的自由表面流动等
Fluent求解问题的步骤
确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT） 输入并检查网格 选择求解器（2D或3D） 选择求解的方程（层流或是湍流等） 确定流体的材料的物性 确定边界的类型（GAMBIT） 及其边界条件（FLUENT） 条件计算的控制参数 流场的初始化 求解计算 判断收敛 保存结果并进行后处理
思想：连续的物理量 —> 离散点上的变量值
基础：计算机科学、数值方法、流体力学
求解方程：质量守恒、动量守恒、能量守恒
求解物理量：速度、压力、温度、浓度等
数值方法：有限差分、边界元、有限体积(Fluent)、有限元等
控制方程（考虑流体压缩性）
质量守恒方程（连续性方程）：
ui S m t xi
动量守恒方程：
源项
p ij ui ui u j g i Fi t x j xi x j
其中：
u u j i ij x j xi 2 ul 3 x ij l
网格类型
结构网格（structured grid ）
节点排列有序、邻点间的关系明确
非结构网格（unstructured grid）
节点位置无法用一个固定的法则排序 生成过程复杂，但有极好的适应性
Gambit网格生成
结构网格 —— Map 块结构网格 —— Submap 非结构网格 —— Pave
Exceed：虚拟Unix环境，提供图形界面支持
ftp://:21/software/Science/Exceed/HUMMINGB IRD.EXCEED.POWERSUITE.V11.2006.REAL-ISO
二维圆柱绕流标准算例
2 入流： U (0, y) 4Um y( H y) / H , V 0 定常：最大速度为0.3，平均速度为0.2，雷诺数为20 比较：阻力系数Cd，升力系数Cl，圆柱前后端压力差dP 非定常：最大速度为1.5，平均速度为1.0，雷诺数为100 比较：一个周期内的Cd，Cl和dP，Strouhal数
用Fluent计算二维圆柱绕流
王吉飞 wangjifei@
主要内容
计算流体力学简介
Fluent软件简介 二维圆柱绕流标准算例
使用Gambit软件生成网格
使用Fluent软件进行求解和结果后处理 对Fluent计算结果进行验证
什么是计算流体动力学？
CFD：Computational Fluid Dynamics
指定边界类型
（速度、压力）入口、 （速度、压力）出口、壁面、对称面等
创建点
运行gambit，其中working directory为将要保存网格的文件夹
点的创建方法一：通过网格选点 创建坐标网格图：tools/coordinate system/display grid 选点：ctrl+右键选择你将要用以生成直线的点 关闭坐标网格图：tools/coordinate system/display grid/visibility点 击使呈灰色 点的创建方法二：直接输入坐标值 创建点：geometry/vertex/create real vertex 鼠标左键表示选中或关闭，如果该图标左下角有红色小倒三角形， 可用鼠标右键点击弹出选项框，再用鼠标左键点击选中 这里我们右击图标并选中（右击选中）from coordinate 在Global里面输入点的坐标，点击Apply创建点
面网格
生成网格面：mesh/face/mesh face
Fluent求解问题的步骤
确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT） 输入并检查网格 选择求解器（2D或3D） 选择求解的方程（层流或是湍流等） 确定流体的材料的物性 确定边界的类型（GAMBIT） 及其边界条件（FLUENT） 条件计算的控制参数 流场的初始化 求解计算 判断收敛 保存结果并进行后处理
输出网格文件
输出网格文件：file/export/mesh Filename=cf.msh（网格名任意） Export 2-D（X-Y）mesh输出二维网格 Accept 输出
Fluent求解问题的步骤
确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT） 输入并检查网格 选择求解器（2D或3D） 选择求解的方程（层流或是湍流等） 确定流体的材料的物性 确定边界的类型（GAMBIT） 及其边界条件（FLUENT） 条件计算的控制参数 流场的初始化 求解计算 判断收敛 保存结果并进行后处理设 Nhomakorabea流体属性
设置流体属性：define/materials
Material: water (fluid) Property Units Method Value(s) -------------------------------------------------------------Density kg/m3 constant 1 Viscosity kg/m-s constant 0.001
CFD的软件结构
前处理器（preprocessor）
定义所求问题的几何计算域 划分子区域，形成单元网格 选择相应的控制方程 定义流体的属性参数 为边界处的单元指定边界条件 对于瞬态问题，指定初始条件
求解器（solver）
借助简单函数来近似待求的流动变量 将近似关系代入控制方程形成离散方程组 求解代数方程组
Faces点击要生成网格的面 Element/quad 单元形式为四边形网格 Type/pave默认值 Spacing/interval size=0.005（各直线边设置节点间隙为0.005） Apply 生成网格
设置边界类型
设置边界类型：zone/specify boundary types Action/add添加边界类型 Name=inlet输入边界名称 type=velocity-inlet选择速度入口边界类型 entity/edges选中所要设置的速度入口边界 Apply应用（添加） 设置压力出口：name=outlet，type=pressure-outlet 设置圆柱固壁：name=cylinder，type=wall 设置矩形边界固壁：name=wall，type=wall
软件下载及安装
Fluent: FLUENT_V6.2-LND Gambit: Fluent.Gambit.v2.3.16-TBE
ftp://hit:hit@:21/software/Engineering.General/C FD/Fluent/ Fluent 和 Gambit 可安装到同一目录 Fluent.Inc\ 下 安装完成后将crack\license.dat拷贝到Fluent.Inc\license\下
使用Gambit生成网格
确定几何形状
点 ——> 直线、曲线 —封闭—> 面（特殊面） 布尔运算(Unit, Subtract, Intersect)，移动和拷贝(Move/Copy) 分裂与合并(Split, Merge)，连接与解除连接(connect, disconnect)
生成计算网格
线网格 ——>（边界层网格） ——> 面网格（结构、非结构） 单元形式：三角形单元、四边形单元、混合单元
Density： 运动粘性系数：
Viscosity：
2 0.001m / s
编译速度入流UDF
编译速度入流：define/user-defined/functions/interpreted
由线生成面：geometry/face/form face右击选中wire frame
线网格
边线网格节点分布：mesh/edge/mesh edges Ratio节点间隔增长比例 Space/interval count 节点数 Space/interval size 节点间隔 例如： 上下壁面：Ratio（1.01）， interval size（0.02） 圆柱表面：Ratio（1）， interval count（64） 入流出流：Ratio（1）， interval size（0.01）
边界层网格（一）
边界层网格：mesh/boundary layer/create boundary layer 边界层网格设置有两种方法：uniform or aspect ratio based
Uniform包含四个参数： first row（a）指定第一层边界层的厚度 Growth factor（b/a）边界层厚度增长的比例，但如果相邻 边的节点分布已经确定，则网格会自动调整 Rows边界层层数 Depth（D）总的边界层厚度 这四个参数中任意设定三个，则程序会自动算出第四个参 数的值
建立几何模型
由点创建直线：geometry/edge/create edge右击并选中straight 单击vertices，使之呈黄色，在图形界面中用shift+左键选中 你要创建直线的端点
由点创建圆：geometry/edge/create edge右击图标并选中cycle
常用线操作： 分割线：geometry/edge/split or merge edge右击选中split edge 合并线：geometry/edge/split or merge edge右击选中merge edge 实化线：geometry/edge/smooth or convert edge右击选中convert edge
后处理（postprocessor）
计算域的几何模型及网格显示 矢量图（如速度矢量线） 等值线图 填充型的等值线图（云图） XY散点图 粒子轨迹图 图像处理功能（平移、缩放、旋转等）
Fluent简介
通用软件：PHOENICS、FLUENT（40%）、STARCD、CFX-TASCflow、NUMECA等
边界层网格（二）
aspect ratio based纵横比，即边界层厚度与边界节点间隔的比 例，也有四个参数 first percent第一层边界层中厚度占边界节点间隔的百分之 几（如：纵横比为为0.5，则输入50） Growth factor（b/a）边界层厚度增长的比例，亦即纵横比 增长的比例，因为边界节点的间隔是固定的（如：1.1） Rows边界层层数（如：8） Last percent最后一层边界层中厚度占节点间隔的百分之几
建立Fluent计算模型
启动Fluent 2D求解器
读入网格文件：file/read/case（*.msh） 网格检查：grid/check
确定单位长度：grid/scale
建立计算模型： define/models/solver (2d, segregated) define/models/viscous （laminar）
为什么需要CFD？
实验测量 理论分析
数值计算
理论分析优点：结果具有普遍性 缺点：非线性情况，只有少数流动能给出解析结果 实验测量优点：实验结果真实可信 缺点：受模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度的限制， 且耗费巨大、周期长 数值计算优点：1、能给出复杂边界非线性问题的数值解 2、不受物理模型和实验模型的限制，省钱省时，灵活性大 缺点：1、依赖于物理、数学模型，且不能提供解析表达式 2、程序的编制及资料的收集、整理等依赖于经验与技巧
Fluent可以求解的问题： 非结构自适应网格模拟2D或者3D流场 不可压或可压流动 无粘，层流和湍流 牛顿流或者非牛顿流 滑动网格界面和混合界面：算例1、2 复杂外形的自由表面流动等
Fluent求解问题的步骤
确定几何形状，生成计算网格（GAMBIT） 输入并检查网格 选择求解器（2D或3D） 选择求解的方程（层流或是湍流等） 确定流体的材料的物性 确定边界的类型（GAMBIT） 及其边界条件（FLUENT） 条件计算的控制参数 流场的初始化 求解计算 判断收敛 保存结果并进行后处理
思想：连续的物理量 —> 离散点上的变量值
基础：计算机科学、数值方法、流体力学
求解方程：质量守恒、动量守恒、能量守恒
求解物理量：速度、压力、温度、浓度等
数值方法：有限差分、边界元、有限体积(Fluent)、有限元等
控制方程（考虑流体压缩性）
质量守恒方程（连续性方程）：
ui S m t xi
动量守恒方程：
源项
p ij ui ui u j g i Fi t x j xi x j
其中：
u u j i ij x j xi 2 ul 3 x ij l
网格类型
结构网格（structured grid ）
节点排列有序、邻点间的关系明确
非结构网格（unstructured grid）
节点位置无法用一个固定的法则排序 生成过程复杂，但有极好的适应性
Gambit网格生成
结构网格 —— Map 块结构网格 —— Submap 非结构网格 —— Pave
Exceed：虚拟Unix环境，提供图形界面支持
ftp://:21/software/Science/Exceed/HUMMINGB IRD.EXCEED.POWERSUITE.V11.2006.REAL-ISO
二维圆柱绕流标准算例
2 入流： U (0, y) 4Um y( H y) / H , V 0 定常：最大速度为0.3，平均速度为0.2，雷诺数为20 比较：阻力系数Cd，升力系数Cl，圆柱前后端压力差dP 非定常：最大速度为1.5，平均速度为1.0，雷诺数为100 比较：一个周期内的Cd，Cl和dP，Strouhal数
用Fluent计算二维圆柱绕流
王吉飞 wangjifei@
主要内容
计算流体力学简介
Fluent软件简介 二维圆柱绕流标准算例
使用Gambit软件生成网格
使用Fluent软件进行求解和结果后处理 对Fluent计算结果进行验证
什么是计算流体动力学？
CFD：Computational Fluid Dynamics
指定边界类型
（速度、压力）入口、 （速度、压力）出口、壁面、对称面等
创建点
运行gambit，其中working directory为将要保存网格的文件夹
点的创建方法一：通过网格选点 创建坐标网格图：tools/coordinate system/display grid 选点：ctrl+右键选择你将要用以生成直线的点 关闭坐标网格图：tools/coordinate system/display grid/visibility点 击使呈灰色 点的创建方法二：直接输入坐标值 创建点：geometry/vertex/create real vertex 鼠标左键表示选中或关闭，如果该图标左下角有红色小倒三角形， 可用鼠标右键点击弹出选项框，再用鼠标左键点击选中 这里我们右击图标并选中（右击选中）from coordinate 在Global里面输入点的坐标，点击Apply创建点