Fluent_讲稿.pdf

### Fluent 讲稿知识点概述 #### 1. Fluent 软件简介 - **Fluent** 是一款专门用于计算复杂几何条件下流动与传热问题的软件。它通过强大的无结构网格生成技术，使得用户能够在相对复杂的几何结构上进行计算变得更加简单易行。此软件支持多种类型的网格生成，包括但不限于二维的三角形和四边形网格，以及三维的四面体、六面体等混合网格。这些网格可以根据计算的结果自动调整，提高了计算效率，尤其是在解决自由剪切流和边界层等问题时尤为明显。 #### 2. Fluent 的基本结构与组成部分 - **Fluent 解法器**: 主要负责求解流体力学方程，是整个软件的核心。 - **prePDF**: 用于模拟PDF（概率密度函数）燃烧过程。 - **GAMBIT**: 用于网格生成，用户可以通过它定义几何形状并生成所需的二维或三维网格。 - **TGrid**: 作为额外的处理器，可以从现有的边界网格生成体网格。 - **Filters (Translators)**: 可以将其他软件生成的网格转化为适用于Fluent计算的格式，支持与ANSYS、I-DEAS、NASTRAN、PATRAN等多种软件进行数据交换。 #### 3. Fluent 的应用范围 - **流体类型**: 包括可压缩与不可压缩流体、层流与湍流、牛顿流体及非牛顿流体。 - **流动特性**: 可以处理稳态和瞬态流动问题，涉及对流换热、自然对流、混合对流等。 - **传热方式**: 支持导热与对流换热耦合问题、辐射换热等。 - **坐标系统**: 支持惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟。 - **多相流动**: 可以处理两相流问题、多孔介质流动、颗粒、水滴、气泡等稀疏相的模拟。 - **特殊功能**: 如一维风扇、热交换器性能计算等。 #### 4. 使用 Fluent 求解问题的步骤 1. **确定几何形状与网格生成**: 使用 GAMBIT 或导入其他软件生成的网格。 2. **选择计算模式**: 根据问题的维度选择2D或3D模式。 3. **网格输入与检查**: 确保网格的质量符合要求。 4. **选择解法器**: 根据问题的具体需求选择合适的解法器。 5. **物理模型与边界条件设定**: 包括选择层流或湍流模型、确定流体性质等。 6. **求解控制参数设置**: 设置计算参数以确保计算的稳定性和准确性。 7. **流场初始化**: 给出初始条件。 8. **计算与结果检查**: 进行数值计算，并检查结果是否合理。 9. **结果保存与后处理**: 保存计算结果，进行可视化分析等。 #### 5. Fluent 解法器详解 - **二维单精度解法器 (FLUENT2D)**: 适用于简单的二维问题。 - **三维单精度解法器 (FLUENT3D)**: 适用于三维问题。 - **二维双精度解法器 (FLUENT2ddp)**: 提供更高的精度，适合于要求较高的二维计算。 - **三维双精度解法器 (FLUENT3ddp)**: 适用于高精度的三维计算。 #### 6. Fluent 启动与命令 - 在 Windows NT 下，通过点击 Fluent 5 图标启动。 - 在 MS-DOS 下，通过键入命令 `FLUENT2D/3D/2ddp/3ddp` 启动相应版本的解法器。 - 平行计算命令格式为 `FLUENT2D/3D/2ddp/3ddp-tx`，其中 x 表示处理器编号。 #### 7. Fluent 求解方法选择 - **非耦合求解**: 通常用于不可压缩或压缩性不强的流体流动。 - **耦合隐式求解**: 适用于高速可压缩流动，能够较快地获得收敛解，但需要较大的内存资源。 - **耦合显式求解**: 在内存资源有限的情况下使用，虽然收敛时间较长，但仍能够实现耦合求解。 Fluent 不仅提供了强大的网格生成工具和多样化的物理模型，还具备灵活的求解方法，使得用户能够在不同场景下高效准确地解决复杂流动问题。此外，通过合理的求解策略选择，可以有效提高计算效率，降低资源消耗。