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FLUENT 教程 赵玉新
I、目录 第一章、开始 第二章、操作界面 第三章、文件的读写 第四章、单位系统 第五章、读入和操作网格 第六章、边界条件 第七章、物理特性 第八章、基本物理模型 第九章、湍流模型 第十章、辐射模型 第十一章、化学输运与反应流 第十二章、污染形成模型 第十三章、相变模拟 第十四章、多相流模型 第十五章、动坐标系下的流动 第十六章、解算器的使用 第十七章、网格适应 第十八章、数据显示与报告界面的产生 第十九章、图形与可视化 第二十章、Alphanumeric Reporting 第二十一章、流场函数定义 第二十二章、并行处理 第二十三章、自定义函数 第二十四章、参考向导 第二十五章、索引(Bibliography) 第二十六章、命令索引 II、如何使用该教程 概述 本教程主要介绍了 FLUENT 的使用,其中附带了相关的算例,从而能够使每一位使用 者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分:第一部分包括介绍信息、用 户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包 含物理模型,解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行 处理、自定义函数以及 FLUENT 所使用的流场函数与变量的定义。 下面是各章的简略概括 第一部分: z 开始使用:本章描述了 FLUENT 的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对 具体的应用选择适当的解形式,并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中,我们给出

了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。 z 使用界面:本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远 程处理与批处理的一些方法。 (请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助) z 读写文件:本章描述了 FLUENT 可以读写的文件以及硬拷贝文件。 z 单位系统:本章描述了如何使用 FLUENT 所提供的标准与自定义单位系统。 z 读和操纵网格: 本章描述了各种各样的计算网格来源, 并解释了如何获取关于网格的诊 断信息,以及通过尺度化(scale) 、分区(partition)等方法对网格的修改。本章还描述 了非一致(nonconformal)网格的使用. z 边界条件:本章描述了 FLUENT 所提供的各种类型边界条件,如何使用它们,如何定 义它们 and how to define boundary profiles and volumetric sources. z 物理特性:本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT 采用这些信息来处 理你的输入信息。 第二部分: z 基本物理模型:本章描述了 FLUENT 计算流体流动和热传导所使用的物理模型(包括 自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流) 。以 及在使用这些模型时你需要输入的数据,本章也包含了自定义标量的信息。 z 湍流模型:本章描述了 FLUENT 的湍流模型以及使用条件。 z 辐射模型:本章描述了 FLUENT 的热辐射模型以及使用条件。 z 化学组分输运和反应流: 本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。 本章 详细的叙述了 prePDF 的使用方法。 z 污染形成模型:本章描述了 NOx 和烟尘的形成的模型,以及这些模型的使用方法。 第三部分: z 相变模拟:本章描述了 FLUENT 的相变模型及其使用方法。 z 离散相变模型:本章描述了 FLUENT 的离散相变模型及其使用方法。 z 多相流模型:本章描述了 FLUENT 的多相流模型及其使用方法。 z Flows in Moving Zones(移动坐标系下的流动) :本章描述了 FLUENT 中单一旋转坐标 系,多重移动坐标系,以及滑动网格的使用方法。 z Solver 的使用:本章描述了如何使用 FLUENT 的解法器(solver) 。 z 网格适应:本章描述了 explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to use it 第四部分: z 显示和报告数据界面的创建:本章描述了 explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data z 图形和可视化:本章描述了检验 FLUENT 解的图形工具 z Alphanumeric Reporting:本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 z 流场函数的定义:本章描述了如何定义 FLUENT 面板内出现的变量选择下拉菜单中的 流动变量,并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 z 并行处理:本章描述了 FLUENT 的并行处理特点以及使用方法 z 自定义函数:本章描述了如何通过用户定义边界条件,物理性质函数来形成自己的 FLUENT 软件。 如何使用该手册 z 根据你对 CFD 以及 FLUENT 公司的熟悉,你可以通过各种途径使用该手册 对于初学者,建议如下:

为了对 FLUENT 的计算能力以及启动方式有所了解,最好是阅读“开始”这一章。本 章为你提供了选择解形式的建议, 同时为你提供了一个简单的自学教程, 在该教程中我 们使用 FLUENT 解决了一个简单的问题。 z 要想知道如何使用界面与远程控制,请参阅“使用界面”一章 z 读写文件的方法在“读写文件”一章 z 在开始解决问题之前我们需要输入网格, 要想知道如何输入及检查网格请参阅 “读与操 纵网格”一章。要想知道解适应过程,请参阅“网格适应”一章 z 选择物理模型请参阅“基本物理模型—动坐标系下的流动” z 对于边界条件的信息请参阅“边界条件”一章。对于流体性质请参阅“物理特性”一章 z 设定解的参数请参阅“Using the Solver”一章 z 显示和分析结果请参阅“数据显示和数据报告界面的创建—-Alphanumeric Reporting” 一章 z 检查 FLUENT 中流动变量的定义请参阅“流场函数定义”一章 z 关于 FLUENT 并行计算解请参阅“并行处理”一章 z 关于如何使用 FLUENT 的在线帮助请参阅“用户界面”一章 z 对于特定的问题和你所要使用的工具,请查阅相关内容的列表以及索引 对于有经验的使用者,建议如下: 如果你是一个有经验的使用者, 只需要查找一些特定的信息, 那么有三种不同的方法供 你使用该手册。 目录列表和主题列表是按程序顺序排列的, 从而使你能够按照特定程序的步 骤查找相关资料。本手册为你提供了两个不同的索引:一、命令索引,该索引为你提供特定 了面板和文本命令的使用方法。二、分类索引,该索引为你提供了特定类别的信息(在线帮 助中没有此类索引,只能在印刷手册中找到它) 。 本手册的排版协定 为了方便用户的学习,本教程有几个约定成俗的排版协定。 z 在下拉菜单中进入控制面板的过程我们采用 "/"。例如, Define/Materials..告诉我 们在 Define 下拉菜单中选择 Materials...。 z 因尚未翻译完全,其它排版情况待定。 什么时候使用 Support Engineer Support Engineer 能够帮助你计划你的 CFD 模型工程并为你解决在使用 FLUENT 中所 遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用 Support Engineer。但是在使用之前有以下几个 注意事项: z 仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息 z 回忆导致你产生问题的每一步 z 如果可能的话,请记下所出现的错误信息 z 对于特别困难的问题,保存 FLUENT 出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时,它 是最好的资源。

z

第一章 开始 赵玉新(国防科技大学航天学院) 注意:此文只用于流体力学的教学和科学研究,如若涉及到版权问题请于本人联系。 本章对 FLUENT 做了大致的介绍,其中包括:FLUENT 的计算能力,解决问题时的指 导,选择解的形式。为了便于理解,我们在本章演示了一个简单的例子,该例子的网格文件 在安装光盘中已准备好。 引言 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。它提供了完 全的网格灵活性,你可以使用非结构网格,例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六 面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你 根据解的具体情况对网格进行修改(细化/粗化) 。 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。与结构网格和块结构网格相比,这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要 的时间。对于给定精度,解适应细化方法使网格细化方法变得很简单,并且减少了计算量。 其原因在于:网格细化仅限于那些需要更多网格的解域。 FLUENT 是用 C 语言写的,因此具有很大的灵活性与能力。因此,动态内存分配,高 效数据结构,灵活的解控制都是可能的。除此之外,为了高效的执行,交互的控制,以及灵 活的适应各种机器与操作系统,FLUENT 使用 client/server 结构,因此它允许同时在用户桌 面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。 在 FLUENT 中,解的计算与显示可以通过交互界面,菜单界面来完成。用户界面是通 过 Scheme 语言及 LISP dialect 写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优 化界面。 程序结构 该 FLUENT 光盘包括:FLUENT 解算器;prePDF,模拟 PDF 燃烧的程序;GAMBIT, 几 何图形模拟以及网格生成的预处理程序;TGrid, 可以从已有边界网格中生成体网格的附加 前处理程序; filters (translators)从 CAD/CAE 软件如: ANSYS, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN 等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意:在 Fluent 使用手册中 "grid" 和 "mesh"是具有相同所指的两个单词

图一:基本程序结构 我们可以用 GAMBIT 产生所需的几何结构以及网格(如想了解得更多可以参考 GAMBIT 的帮助文件,具体的帮助文件在本光盘中有,也可以在互联网上找到) ,也可以在 已知边界网格(由 GAMBIT 或者第三方 CAD/CAE 软件产生的)中用 Tgrid 产生三角网格, 四面体网格或者混合网格,详情请见 Tgrid 用户手册。也可能用其他软件产生 FLUENT 所 需 要 的 网 格 , 比 如 ANSYS(Swanson Analysis Systems, Inc.) 、 I-DEAS (SDRC) ; 或 者 MSC/ARIES,MSC/PATRAN 以及 MSC/NASTRAN (都是 MacNeal-Schwendler 公司的软件)。 与其他 CAD/CAE 软件的界面可能根据用户的需要酌情发展, 但是大多数 CAD/CAE 软件都 可以产生上述格式的网格。 一旦网格被读入 FLUENT,剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括,边界 条件的设定,流体物性的设定,解的执行,网格的优化,结果的查看与后处理。 PreBFC 和 GeoMesh 是 FLUENT 前处理器的名字, 在使用 GAMBIT 之前将会用到它们。 对于那些还在使用这两个软件的人来说,在本手册中,你可以参考 preBFC 和 GeoMesh 的 详细介绍。 本程序的能力 FLUENT 解算器有如下模拟能力: z 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) z 不可压或可压流动 z 定常状态或者过渡分析 z 无粘,层流和湍流 z 牛顿流或者非牛顿流 z 对流热传导,包括自然对流和强迫对流 z 耦合热传导和对流 z 辐射热传导模型 z 惯性(静止)坐标系非惯性(旋转)坐标系模型 z 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 z 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 z 热,质量,动量,湍流和化学组分的控制体源 z 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 z 多孔流动 z 一维风扇/热交换模型 z 两相流,包括气穴现象 z 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 z Process and process equipment applications z 油/气能量的产生和环境应用 z 航天和涡轮机械的应用 z 汽车工业的应用 z 热交换应用 z 电子/HVAC/应用 z 材料处理应用 z 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。对于不同的流动领域和模型, FLUENT 公司还提供了其它几种解算器,其中包括 NEKTON,FIDAP、POLYFLOW、IcePak 以及 MixSim。 FLUENT 使用概述 FLUENT 采用非结构网格以缩短产生网格所需要的时间,简化了几何外形的模拟以及 网格产生过程。和传统的多块结构网格相比,它可以模拟具有更为复杂几何结构的流场,并 且具有使网格适应流场的特点。 FLUENT 也能够使用适体网格, 块结构网格(比如: FLUENT 4 和许多其它的 CFD 结算器的网格)。FLUENT 可以在 2D 流动中处理三角形网格和四边形 网格,在 3D 流动中可以处理四面体网格,六边形网格,金字塔网格以及楔形网格(或者上 述网格的混合) 。这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时,可以确定最适合特定 应用的网格拓扑结构。 在流场的大梯度区域, 我们可以适应各种类型的网格。 但是你必须在解算器之外首先产 生初始网格,初始网格可以使用 GAMBIT、 Tgrid 或者某一具有网格读入转换器的 CAD 系 统。 计划你的 CFD 分析 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。当你计划一 个 CFD 工程时,请利用提供给 FLUENT 使用者的技术支持。. 解决问题的步骤 确定所解决问题的特征之后,你需要以下几个基本的步骤来解决问题: 1.创建网格. 2.运行合适的解算器:2D、3D、2DDP、3DDP。 3.输入网格 4.检查网格 5.选择解的格式 6.选择需要解的基本方程:层流还是湍流(无粘) 、化学组分还是化学反应、热传导模型等 7.确定所需要的附加模型:风扇,热交换,多孔介质等。 8..指定材料物理性质 8.指定边界条件 9.调节解的控制参数 10.初始化流场 11.计算解 12.检查结果 13.保存结果 14.必要的话,细化网格,改变数值和物理模型。 第一步需要几何结构的模型以及网格生成。 你可以使用 GAMBIT 或者一个分离的 CAD 系统产生几何结构模型及网格。也可以用 Tgrid 从已有的面网格中产生体网格。你也可以从 相关的 CAD 软件包生成体网格, 然后读入到 Tgrid 或者 FLUENT (详情参阅网格输入一章)。

至于创建几何图形生成网格的详细信息清查月相关软件使用手册 第二步,启动 FLUENT 解算器 后面将会介绍第三到十四步详细操作,下面的表告诉了我们哪一步需要什么软件 表一: FLUENT 菜单概述 解的步骤 读入网格 检查网格 选择解算器格式 选择基本方程 材料属性 边界条件 调整解的控制 初始化流场 计算解 结果的检查 保存结果 网格适应 菜单 文件菜单 网格菜单 定义菜单(Define Menu ) 定义菜单 定义菜单 定义菜单 解菜单(Solve Menu ) 解菜单 解菜单 显示菜单(Display Menu)&绘图菜单(Plot Menu)报告菜单(Report Menu ) 文件菜单 适应菜单

启动 FLUENT UNIX 和 Windows NT 启动 FLUENT 的方式是不同的, 详细参阅相关介绍。 不同的安装 过程也是为了使 FLUENT 能够正确启动而设定的。 单精度和双精度解算器 在所有计算机操作系统上 FLUENT 都包含这两个解算器。大多数情况下,单精度解算 器高效准确,但是对于某些问题使用双精度解算器更合适。下面举几个例子: 如果几何图形长度尺度相差太多(比如细长管道) ,描述节点坐标时单精度网格计算就 不合适了;如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成(比如:汽车的集管)平均压力不 大,但是局部区域压力却可能相当大(因为你只能设定一个全局参考压力位置) ,此时采用 双精度解算器来计算压差就很有必要了。 对于包括很大热传导比率和(或)高比率网格的成对问题,如果使用单精度解算器便无 法有效实现边界信息的传递,从而导致收敛性和(或)精度下降 在 UNIX 系统启动 FLUENT 有如下几个启动方法: z 在命令行启动适当的版本; z 在命令行启动,但是不指定版本,然后在面板上选择适当的版本;在命令行启动, 但是不指定版本,然后读入 case 文件(或者 case 文件和数据文件)来启动适当的 版本。 命令行启动适当版本:可以指定维度和精度:fluent 2d 运行二维单精度版本;相应的 fluent 3d;fluent 2ddp;fluent 3ddp 都分别运行相应的版本。并行版本的启动请参阅相关的并 行版本启动方法在此不予介绍。 在解算器的面板中指定版本

Figure 1:启动时的控制台窗口 在版本提示中健入 2d、3d、2ddp 或者 3ddp 启动相应版本。 如果是在图形用户界面(GUI)中启动适当的版本,请选择 File/Run...菜单,然后将会 出现如下图所示的菜单,这样你就可以选择合适的版本了(你也可以在这个面板上启动远程 机器上的 FLUENT 或者并行版本,详细的内容请参阅相关主题

Figure 2: FLUENT 可以在选择结算器的面板上启动适当的版本 在面板上启动解算器一般遵循如下方法: 1. 开关 3D 选项指定 3D 还是 2D 解算器 2. 开关双精度选项启动双精度或者单精度解算器

点击 Run 按钮 如果可执行程序不在你的搜索目录下,你可以在点击 Run 之前指定完全的文件名。 读 Case 文件指定解算器版本: 启动时如果未指定版本(在命令行输入 fluent) ,将会出现前面所看到的控制台窗口, 在 File/Read/Case.. 或者 File/Read/Case & Data..菜单中择适当的 case 文件或者 data 文件, 我 们就可以启动适当的版本了。 (详细内容型参阅“读写 case 和 data 文件”部分) 。当然也可 以在版本的文本菜单中用 read-case 或者 read-case-data 命令。File/Read/Case & Data...菜单或 者 read-case-data 命令中读入的 case 和 data 文件具有相同的名字,而且扩展名分别为.cas 和.dat.。 在 Windows NT 中启动 FLUENT 有几种方法,下面做一介绍 Windows NT 4.0 中有两种方法启动 FLUENT: 开始菜单——程序菜单——Fluent.Inc(安装时可以改名)菜单——点击 FLUENT 6 在 MS-DOS 命令提示符中键入 fluent 2d、fluent 3d、fluent 2ddp 或者 fluent 3ddp 启动相应版 本。需要注意的是,进行上述步骤之前你要设定用户环境以便于 MS-DOS 可以找到 fluent。 你可以遵照如下做法:选择程序组的"Set Environment",该程序会将 Fluent.Inc 目录加入到 你的命令搜索行。 在 MS-DOS 命令提示符中你也可以启动并行 FLUENT。 在 n 个处理器上运行并行版本, 键入 fluent-version-tn (tn 在 2d, 3d, 2ddp,或者 3ddp 之后), n 为处理器的个数。 比如: fluent 3d -t3 表示在 3 个处理器上运行 3D 版本),详细内容请参阅并行处理部分 在 Windows NT 3.51 上运行:有两个方式启动 FLUENT 鼠标双击 FLUENT 5 程序图标 MS-DOS 方式的方法同上 启动选项 启动解算器之前要想知道版本信息,你可以键入 fluent –help 命令,下面是该命令的选 项:格式:fluent [version] [-help] [options] options: -cl following argument passed to fluent, -cxarg following argument passed to cortex, -cx host:p1:p2 connect to the specified cortex process, -driver [ gl | opengl | null | pex | sbx | x11 | xgl ], sets the graphics driver (available drivers vary by platform), -env show environment variables, -g run without gui or graphics, -gu run without gui, -gr run without graphics, -help this listing, -i journal read the specified journal file, -nocheck disable checks for valid license file and server, -post run a post-processing-only executable, -project x write project x start and end times to license log, -r list all releases, -rx specify release x, -v list all versions, -vx specify version x,

3.

-n no execute, -hcl following argument passed to fluent host, -loadx start compute nodes from host x, -manspa manually spawn compute nodes, -ncl following argument passed to fluent compute node, -px specify parallel communicator x, -pathx specify root path x to Fluent.Inc, -tx specify number of processors x, 在 Windows NT 系统中,只有-driver, -env, -gu(有限制), -help, -i journal, -r, -rx, -v, -vx, 和-tx 可用。 前三个选项是用来指定 FLUENT 和 Cortex 的声明的。 Cortex 为用户提供界面和 FLUENT 图形窗口的程序。选项-cx host:p1:p2 只用于手动启动解算器的情况。 如果你输入 fluent –driver,你可以指定解算期间的图形驱动器(如:fluent -driver xgl) 。 输入 fluent –env 将会在 FLUENT 运行之前列出所有环境变量。 命令 fluent –g 将会运行 Cortex 而没有图形窗口与图形用户界面。如果你不是用 X-Windows 显示或者你想提交一份批处理 任务这一选项十分有用。 命令 fluent –gu 将会运行 Cortex 而没有图形用户界面。 命令 fluent –gr 将会运行 Cortex 而没有图形。 (在 Windows NT 系统中, 命令 fluent –gu 会以图标的形式运行 FLUENT,如果你去图标化,就会得到图形用户界面。这一选项用于和-i journal 选项连接以 后台模式处理任务 要启动解算器并立即读入日志文件,输入 fluent -i journal,journal 为所要读入的日志文 件名。选项-nocheck 加速了启动过程但不检查许可证服务器是否运行。这一功能在你知道许 可证服务器已经运行时或者你根本就不想启动许可证服务器时 (比如说: 你根本就没有权力 启动它)是很有用的。命令 fluent –post 将会运行一个解算器的版本,它可以允许你设定问 题,或者进行后处理过程,但是不允许你进行计算。 选项-project x 允许你对每一个工程分别记录 CPU 的时间。如果通过键入-project x(x 是工程的名字)开始一项工作,与 CPU 事件有关的信息会记录在许可证管理的 log 文件中。 要确定某项工程的 CPU 时间,将 license.log 文件中的 USER CPU 和 SYSTEM CPU 值加起 来即可。 输入 fluent version –r(其中 version 为版本号) ,将会列出指定版本的所有版本号。选项 fluent –rx 运行 FLUENT 的 x 版本。 当然你也可以输入 fluent –v 此时可以列出所有的版本号, 然后指定版本。你可以输入 fluent –n 或者在任何其它的连接词中使用-n 选项,来查看可执 行程序在哪里而不必运行它。 剩下的选项是和并行计算有关的。 选项-hcl 用于通过 FLUENT 主机过程的声明, 选项-ncl 用于通过 FLUENT 计算节点的声明,选项-loadx 用于远程前端机器的并行机器上启动并行 计算节点过程,选项-manspa 用于取消默认的计算节点过程产生,选项-px 指定了并行通信 装置 x 的使用,其中 x 是运行于多处理器 UNIX 机器上的任何一个通信装置,选项-pathx 指 定了 Fluent.Inc 安装的根目录,选项-tx 指定了所使用的 x 处理器,关于启动并行版本的 FLUENT 的更多信息,请参阅解算器的并行版本的启动。 解算器中用户可以选择的输入 选择解的格式 FLUENT 提供三种不同的解格式:分离解;隐式耦合解;显式耦合解。三种解法都可 以在很大流动范围内提供准确的结果, 但是它们也各有优缺点。 分离解和耦合解方法的区别

在于, 连续性方程、 动量方程、 能量方程以及组分方程的解的步骤不同, 分离解是按顺序解, 耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程(比如:湍流或辐射)。隐式解法和 显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。详情请参阅相关章节。 分离解以前用于 FLUENT 4 和 FLUENT/UNS,耦合显式解以前用于 RAMPANT。分离 解以前是用于不可压流和一般可压流的。而耦合方法最初是用来解高速可压流的。现在,两 种方法都适用于很大范围的流动(从不可压到高速可压),但是计算高速可压流时耦合格式比 分离格式更合适。 FLUENT 默认使用分离解算器,但是对于高速可压流(如上所述) ,强体积力导致的强 烈耦合流动(比如浮力或者旋转力), 或者在非常精细的网格上的流动, 你需要考虑隐式解法。 这一解法耦合了流动和能量方程, 常常很快便可以收敛。 耦合隐式解所需要内存大约是分离 解的 1.5 到 2 倍,选择时可以通过这一性能来权衡利弊。在需要隐式耦合解的时候,如果计 算机的内存不够就可以采用分离解或者耦合显式解。 耦合显式解虽然也耦合了流动和能量方 程,但是它还是比耦合隐式解需要的内存少,但是它的收敛性相应的也就差一些。 注意: 分离解中提供的几个物理模型, 在耦合解中是没有的: 多项流模型; 混合组分/PDF 燃烧模型/预混合燃烧模型/Pollutant formation models/相变模型/Rosseland 辐射模型/指定质 量流周期流动模型/周期性热传导模型。 用户选择解的格式:点击菜单 Define/Models/Solver..弹出下面图框,选择所需要的格式 即可。

Figure 1:解算器控制面板 算例 为了演示 FLUENT 的问题解决和后处理能力,你可以用 CD 上提供的网格文件解决一 个很简单的问题。所要解决的问题请看下图。在该问题中 a cavity in the shape of a

60^?rhombus, 边长 0.1 米,内部为常密度空气,上部是一个速度为 0.1m/s 向右运动的壁面, 雷诺数大约为 500,流动是层流。

Figure 1: 驱动腔内的流体流动 程序概要 上述问题是一个简单的二维问题,流动为层流,无热传导,不需考虑特殊的物理模型, 除此之外, 所有的问题, 如几何图形, 网格, 边界位置和类型已经在网格生成的时候定义了。 你只需读入网格文件就可以读入全部信息了。 本问题模拟的步骤简化为:读入并检查网格,选择默认的分离解,定义物理模型,指定 流体性质,指定边界条件,保存问题的设置,初始化解域,计算解,保存结果,检查结果。. 在开始之前把安装 CD 上的/fluent_inc/fluent5/tut/sample/cavity.msh 网格文件复制到工作 目录。读入网格:点击菜单 File/Read/Case...弹出下面的对话框 一般说来,一个 case 文件包括网格,边界条件和解的控制参数。网格文件是它的子集, 本算例中的网格已经保存为 FLUENT 的格式了,所以可以像读入其它 case 文件一样来读入 它。 (如果网格文件是其它格式,请选择菜单 File/Import)

Figure 1: 读入网格 在上图中选择所需文件,双击便可读入。本例中选择了 cavity.msh 文件。FLUENT 在读 网格的过程中会在控制台窗口显示进程。 检查网格 读入网格之后要检查网格:菜单 Grid/Check。在检查过程中,你可以在控制台窗口中看 到区域范围,体积统计以及连通性信息。具体显示内容如下: Domain Extents: x-coordinate: min (m) = 0.000000e+00, max (m) = 1.500000e-01 y-coordinate: min (m) = 0.000000e+00, max (m) = 8.660000e-02 Volume statistics: minimum volume (m3): 7.156040e-05 maximum volume (m3): 7.157349e-05 total volume (m3): 8.660000e-03 Face area statistics: minimum face area (m2): 9.089851e-03 maximum face area (m2): 9.091221e-03 Checking number of nodes per cell. Checking number of faces per cell. Checking thread pointers. Checking number of cells per face. Checking face cells. Checking face handedness. Checking element type consistency.

Checking boundary types: Checking face pairs. Checking periodic boundaries. Checking node count. Checking nosolve cell count. Checking nosolve face count. Checking face children. Checking cell children. Done. 网格检查是最容易出的问题是网格体积为负数。 如果最小体积是负数你就需要修复网格 以减少解域的非物理离散。你可以在 Adapt 下拉菜单中选中 Iso-Value...来确定问题之所在, 其它关于网格检查的信息请参阅“网格检查”一章。 显示网格:菜单为 Display/Grid...。 在网格显示面板(下图)点击 Display 按钮便会打开图形显示窗口并画出网格,你将会 看到下面第二个图所示的内容。

Figure 1: 网格显示面板

Figure 2: 默认视角的网格显示 该图可以用鼠标控制放大或缩小, 用鼠标圈住的内容松开鼠标之后该内容就会在窗口内 满屏显示。 选择解算器的具体格式 对于本问题,速度很小,可以假定为不可压流,所以使用分离解算器很合适。分离解算 器是 FLUENT 默认的解算器,不需改变。如果你要选择一个耦合解算器,请参考在 Define/Models 菜单中的 Solver 面板。 定义物理模型 FLUENT 中默认物理模型是层流流动,本例是层流,不需修改模型的设定。如果你需 要修改物理模型,则需要 Define/Models 子菜单中的粘性模型面板以及其它面板。 指定流体物理性质 选择菜单:Define/Materials...得到如下对话框

Figure 1:材料控制面板 如果不使用空气,可以在材料数据库中选择其它气体,或者创建自己的材料数据。对于 这个问题,需要对空气的性质做一些修改:密度为 1.0 kg/m^3,粘性为 2*10^-5 kg/m-s,点 击 Change/Create 保存然后关闭面板。 指定边界条件 设定边界条件的数值与类型,使用菜单 Define/Boundary Conditions...得到下图

Figure 1: 边界条件面板 设定边界条件,首先在区域列表中选择,然后在类型列表中修改该区域的类型,确定完 类型之后就可以点击 Set...按钮(双击区域名字和点击 Set...按钮具有相同功能) 。 对于本问题,移动壁面的边界条件需要改为 x 方向速度 0.1 m/s。如果你不能确定哪一 个是移动壁面,你可以在图形窗口的上壁面边界点击鼠标右键(该图形窗口仍然显示图 2 所示的网格) ,区域信息便会在 FLUENT 控制台窗口上显示出来,而且 wall-2 会在边界面板 的区域列表中自动被选上。现在点击 Set...按钮便可以弹出下面图框:

Figure 2: 壁面面板 选择 Moving Wall 选项便可以得到下面图框,从而设定壁面速度了。速度方向默认为 X 向, 所以只需设定速度大小为 0.1(注意:邻近的流体区域并没有运动,如果你模拟的是旋转参考 系,你不必担心相对运动和绝对运动的设定,它们是等价的。

Figure 3: 移动壁面的壁面面板 输入数值之后,点击 OK 保存设定,关闭面板。 本问题的其它边界都是空腔的其它三个边的壁面边界条件(wall-5)。本例使用默认边界 条件——静止边界条件。到此为止,边界条件设定完毕。 调整解的控制 在 Solve/Controls 子菜单中打开的面板里,你可以改变压松弛因子、多网格参数以及其 它流动参数的默认值。 在使用解算器一章可以找到它们的详细设定, 一般说来这些参数不需 要修改。对于本问题来说默认的设定已经足够 激活残差图(Residual Plotting) :点击菜单 Solve/Monitors/Residual...,在选项中,打开 Plot 选项激活残差图形,然后点击 OK,从而可以在计算过程中查看残差。

Figure 1: 残差监测面板 保存 Case 文件 有关问题定义的输入保存在 case 中,为了以后继续分析,你必须保存该文件(计算结 果会保存在另一个 data 文件中) 。选择 File/Write/Case...菜单,弹出下面对话框,保存 case 文件。

Figure 1:保存一个 Case 文件 输入文件名,FLUENT 会自动添加相应的扩展名,点击 OK 保存文件 cavity.cas。 解决问题 流场初始化 迭代之前你需要初始化流场提供一个初始解。你可以从一个或多个边界条件算出初始 解,也可以分别输入流场的数值,相应菜单为 Solve/Initialize/Initialize...,点击得到 Figure 1. 虽然流动极为可能发展为强烈的循环流, 所有的初值都为 0 也是可以的, 因此你可以保持默 认值不变,初始化流动,点击 Init 按钮,然后关闭面板

Figure 1:解的初始化面板 计算 现在可以迭代了,选择 Solve/Iterate...菜单,打开下图

Figure 1: 迭代面板

在迭代按钮处的对话框中输入 10,表示迭代 10 步。迭代开始之后,你应该察看图形窗 口中的残差图。迭代之后,你的图形窗口应该像下图一样。残差由上向下逐渐减少,这是很 好的标志。对于不同的机器残差只会有稍微的不同,所以你的图形不一定和下图完全相同。

Figure 2: 10 次迭代之后的残差图 你可能也想检查流场,看它怎么发展。打开 Display/Velocity Vectors..菜单,弹出下面的 速度矢量面板的图框

Figure 3: 速度矢量面板

此面板内的默认设定将会产生一个由速度大小标记颜色的矢量图,点击 Display 按钮得到下 图:

Figure 4:10 步迭代之后的速度矢量 即使是 10 次迭代,旋转的图像已经很清晰了。看来该解的过程是可以接受的,我们可 以增加迭代步骤完成该解。迭代 90 步时,你会发现在大约在第 50 步,迭代解就已经收敛到 允许的误差范围了。在这个时候,残差图应该像下图一样,需要注意的是,不同的机器所需 的收敛步是不同的。

Figure 5: 收敛之后的残差 现在可以保存数据察看收敛结果了。 保存结果

如前所述,case 文件保存之后,问题的定义和 fluent 计算结果分别保存在 case 文件和 data 文件中。必须保存这两个文件以便以后重新启动分析。注意:FLUENT 不会自动保存这 些文件,虽然在开始计算之前你已经保存了 case 文件和 data 文件,但是最好再保存一下。 保存 case 文件和 data 文件,选择 File/Write/Case & Data... 菜单,弹出下面的对话框

Figure 1: 保存 case 和 data 文件 在 Case/Data 文件窗口输入文件名,FLUENT 会自动添加相应的扩展名.cas 和.dat 在上 图中你输入 cavity 作为文件名,FLUENT 会自动保存 case 文件为 cavity.cas,data 文件为 cavity.dat 输入文件名之后点击 OK 保存,如果 cavity.cas 已经存在,FLUENT 将会询问是否 覆盖它,点击 OK 写入文件即可。

Figure 2:确认覆盖 注意:在结束进程之前,你可以启动新的 FLUENT 进程,读入 case 文件和 data 文件,重新 分析和修改算例。 检查结果——画等值线 前面画过速度矢量图,现在在 Display /Contours...中打开等值线面板如下图:

Figure 1: 等值线面板 在上面的“Contours Of”下拉菜单中选择 Velocity...然后选择 Stream Function,将等值线的 Levels 设为 10 点击 Display 按钮,显示结果如下。看完了别忘了关掉。

Figure 2:流函数等值线 从 FLUENT 退出 检验结果并保存算例和数据文件之后就可以在文件菜单的 Exit 选项中退出 FLUENT 了。 总结 本例使用 FLUENT 解决了一个非常简单的问题。该教程在后面将详细叙述 FLUENT 物 理模型和解参数的问题以解决更为复杂的问题。

Fluent 用户界面 赵玉新(国防科技大学航天学院)
注意:本资料只用于学习心得的交流,未征得 Fluent 和海基公司的同意,如果涉 及版权问题,请于作者联系
FLUENT 包括下拉菜单,面板和对话框还包括文本命令行的界面。本章详细介绍了上 述几个部分的使用方法及相应功能。 图形用户界面(GUI) 它由控制台窗口,控制面板,对话框以及图形窗口组成。下图就是典型的 fluent 界面。 上述四个部分将在下面详细介绍。在 UNIX 系统中,GUI (包括颜色和字体)可以自定义以适 合操作系统的环境。

Figure 1:屏幕显示的 GUI 各部分 控制台(Console) FLUENT 控制台是控制程序执行的主窗口。用户和控制台之间有两种交流方式:文本 界面(TUI),图形界面(GUI)。控制包括终端仿真程序和菜单按钮的图形界面。

Figure 1: 控制台 终端仿真程序 终端仿真程序和 MS-DOS 命令提示符类似,它使你能够和 TUI 菜单交流。所有的文本 都输出到终端仿真程序,所有的输入都从最底行开始。快捷键 Control-C 可以暂停正在计算 的程序。 它也支持控制台和其它 X Window 或 Windows NT 应用程序之间文本的复制和粘贴。 下面是 UNIX 系统中复制和粘贴的方法: 1.鼠标左键选中要复制的东东 2.到新窗口点击中键便可粘贴 下面是在 Windows NT 系统中复制文本到剪贴板的方法: 1.选中文本 2.Ctrl+Insert 菜单按钮 菜单按钮用下拉菜单组织图形界面的层次,下图就是下拉菜单的外观

Figure 1:Help 下拉菜单 FLUENT 下拉菜单使用方法和 Windows 的一样。快捷方式也一样——Alt,然后下划线

字母选中,ESC 键退出。有些下拉菜单有快捷键,在相应的菜单后面会提示快捷键是什么, 自己去找就可以了。 对话框 对话框用于完成简单的输入输出任务,比如说警告、错误和询问。对话框是临时窗口, 出现时要注意,你对它作出选择之后关闭就可以做其它工作了。 下面是几种对话框 信息提示框

信息提示框告诉我们需要知道的信息,点击 OK 就关闭了 警告对话框

警告对话框用于警告某些潜在问题,并询问是否继续当前操作, 错误对话框

工作对话框

工作对话框显示正在进行的任务,这是一个特殊的对话框,你唯一的操作就是干掉它, 否则它不需要你进行任何操作,只告诉你——等待吧! !程序结束它也自动关闭了。 问题对话框

阅读,决定之后选择就可以了 文件选择对话框

文件选择对话框并不是完全一成不变,上面的是较为常见的,在用 XY 绘图读入外部数 据文件时的文件对话框如下:

文件选择的步骤如下: 1. 找到适当的目录,两种方法:在 Filter 中输入路径,按回车键,要保证最后一个字符是 “/” ;双击一个目录,然后子目录……,Filter 按钮和双击的功能一样。注意“.”表 示当前目录, “..”表示父目录 2. 在文件列表中指定文件名,或者输入文件名。注意:*.dat*表示扩展名为 dat 的文件, 只输入*表示所有文件。 3. 如果你是读入多重 XY-plot data 文件,所选的文件将被加入到 XY 文件列表中 File(s)。 选错了文件的话你可以点击所选错的文件然后点击 Remove 按钮。 4. 如果你用 Write Binary Files 按钮选择二进制或文本文件来写 case、 data 或者 radiation 文 件。你可以阅读和编辑文本文件,但是它比二进制文件需要更多的存储空间,而且读写 的速度较二进制文件慢 5. 点击 OK 按钮读写特定的二进制文件,这步的捷径如下。 如果文件出现在列表中并且所读的不是 XY 文件, 双击文件就和点击 OK 按钮具有相同 的功能。如果是 XY 文件你就不能够通过双击文件来打开它,而只能将它选入文件列表中。 如果输入的是文件名,按回车键和点击 OK 按钮具有相同的功能 Windows NT 系统的文件选择使用标准的 Windows NT 文件选择对话框。详细介绍可以 参阅相关内容。 面板 面板用于处理复杂的输入任务。和对话框相似,面板也是一个独立的窗口,但是使用面 板更像是填充一个表格。 每一个面板都是独一无二的, 而且使用各种类型的输入控制组成表

格。 在面板的控制下输入数据后,你需要应用所改变的设置,或者取消所改变的设置。具体 的形式请看下面: z 应用设置之后立刻关闭面板,这种面板有两个按钮:OK 应用设置并关闭面板;Cancel 关闭面板而且不做任何改变。如下图:

z

另一种面板是在你应用设置后仍然不关闭面板, 这是我们可以很快的做更多的设置。 后 处理和自适应网格中经常会出现这样的面板。 按钮功能为: Apply 应用设置不关闭面板, 这一按钮经常也有其它的名称,比如后处理过程中该按钮的名字是 Display 自适应网格 中这个按钮是 Adapt。Close 关闭面板。如下例:

所有的面板都包含 Help 按钮,用于显示如何使用面板的信息 面板中的各种类型输入控制如下: Push Button

Check Button

Radio Buttons

这类按钮中,只有一个选项可以打开。 Text Entry

Integer 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 Increase Shift 10 Ctrl 100 Real 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。 Mapped Color:用色彩图创建图形,这对于只有 256 色的设备是一个不错的选择 Dithered Color:用 20 个或更少的色彩创建一个颤动图 Clipboard Formats: 允许你选择所需格式复制到剪贴板。 图形窗口的大小会影响剪贴板图 形的尺寸 。 要得到最 好 的结果最 好 是调节图形 窗口的尺寸 并用 Windows 剪贴板查看器检查剪贴板图形。 Bitmap:图形窗口以位图形式复制 DIB Bitmap:是一个与设备有关的图形窗口位图复制 Metafile:是一个 Windows 图元文件 Enhanced Metafile:是一个 Windows 增强图元文件 Picture Format:允许你指定光栅和矢量图 Vector: 创建矢量图,这一格式在打印时有很高的清晰度,但是一些大的 3D 图可能会花很 长时间来打印 Raster: 创建光栅图,这一格式在打印时有相对较低的清晰度,但是一些大的 3D 图可能会 花较少时间来打印 Printer Scale %:控制打印图形覆盖页面的范围,减少尺度会有效的增加图形页面的空白。 Options:包括控制图形其它属性的选项 Landscape Orientation (Printer) :指定图形的方向。如果选上改选项,图形将会在前景

(landscape)模式中形成,否则是在肖像(portrait)模式下形成。改选项只在输出时应用。 Reverse Foreground/Background:如果选定就会使图形的前景和背景颜色互换。这一功能可 以使你复制白前景黑背景的图为黑前景白背景。 文本用户界面(TUI) 文本用户界面(TUI)使用被称为 Scheme 的 Lisp 专业用语,而且是用这一语言写成的。用户 熟悉 Scheme 将能够使用界面的解释功能来创建自定义命令。 (附注:Scheme 是 LISP 的一 种方言。它不但设计非常干净,而且非常强大。它只有 7 种最基本的语法结构,1 种数据结 构,甚至连循环语句都没有,但是它却有非常强大的宏,它可以自己扩展自己的语法,自己 定义出循环语句,定义出各种其它语言可以见到的数据结构,定义出类,对象,……变成一 个面向对象语言对它来说只是小菜一碟。 用 Scheme 编程序,你可以专注于设计算法本身, 而不是为语言本身的比如内存泄漏之类的事情而烦恼。 所以用这种语言教学, 学生可以学会 “解决现实世界的问题” 而不是困惑于 “电脑自己的问题”。Scheme 是很多大学,比如 MIT 的计算机系学生首选的编程入门语言,甚至有一个丹麦高中讲授这种语言。)

文本菜单系统 文本菜单系统为程序下的程序界面提供了分级界面。 因为它是基于文本的, 所以你可以 用标准基于菜单的工具操作它:输入可以保存在文件中,用文本编辑器修改,并可以将执行 的读入。因为文本菜单系统紧密地与 Scheme 扩展语言结合,所以它可以很容易的形成程序 来提供复杂控制和自定义函数。 菜单系统结构和 UNIX 操作系统的目录树很相似。当你第一次进入 FLUENT,你是在根菜 单下,菜单的提示符只是一个简单的补字符: “>” 。 要生成子菜单和命令的列表只需键入回车: > adapt/ grid/ surface/ display/ plot/ view/ define/ report/ exit file/ solve/ 方便起见,子菜单的名字都以“/”结尾,以区别于菜单命令。要执行一个命令,键入命令 名或该命令的简写就可以。与之相似,进入子菜单,只需键入菜单名字或其简写就可以,提 示符也会相应改变为当前菜单的名字。 > display /display> set /display/set> 要回到上一级菜单只需在命令提示中键入 q 或者 quit。 /display/set> q 回车 /display> 你可以键入菜单全路经名直接进入到另一菜单 /display> /file /display//file> 在上一例中,控制直接从/display 转到/file 而不结束根菜单,因此,当你从/file 菜单退出时,

控制会直接退回到/display. /display//file> q /display> 而且, 如果你直接执行一个命令而不结束路径上的任何菜单, 控制会仍然回到你调用命令时 的菜单。 /display> /file start-journal jrnl Input journal opened on file "jrnl". /display> 文本菜单系统为菜单命令提供了在线帮助,具体请见帮助界面介绍一节。 命令的缩写 选择菜单命令你不必输入全名;你可以输入匹配该命令的缩写。匹配命令的规则如下:命令 由连字符分隔的短语组成。该命令与短语的初始序列匹配。连字符的匹配是可选的。短语和 它的字符串的初始序列匹配,通过输入那个字符串来匹配。 如果一个缩写匹配多于一个命令, 那么具有最大匹配字符数的命令将被选择。 如果不止一个 命令有相同的匹配短语,那么第一个出现在菜单中的命令将被选择。 例如下面的每一个都匹配命令 set-ambient-color:set-ambient-color, s-a-c, sac, 和 sa。当缩写 命令时,通常你的缩写会匹配不止一条的命令。在这种情况下,第一个命令将会被选择。有 时候会有不正常的情况,比如说 lint 并不匹配 lighting-interpolation,因为 li 匹配 lights-on 但 是 nt 并不匹配 interpolation。这一问题可以通过选择不同的缩写来解决,如 liin 或者 l-int。 Scheme Evaluation 如果你在菜单提示行中输入“(” ,那么所有的插入语和所有的字符串加上“)”都会传送到 被估值的 Scheme 中,而且估计的表达式显示如下: > (define a 1) a > (+ a 2 3 4) 10 别名 在菜单系统中可以定义命令的别名。就 UNIX csh 外壳来说别名比命令执行的优先级要 高。下面的别名是在 Cortex 中预定义的:error, pwd, chdir, ls 以及 alias。 Error:显示最近 Scheme 错误中断中无效 Scheme 对象 Pwd:打印工作目录,在这个工作目录中所有的文件操作都可以进行 Chdir: 改变工作目录 Ls:列出工作目录的文件 Alias:显示当前别名的符号列表。 文本提示系统 命令需要各种变量:数,文件名,yes/no 响应,字符串和列表。这些输入的统一界面是

一个文本提示系统, 提示包括提示字符串以及相应的用方括号括起来的选项或者用方括号括 起来的默认值。 filled grids? [no] shrink-factor [0.1] line-weight [1] title [""] 获取提示的默认值只需要键入回车或者逗号 注意:逗号不是一个分隔符,它是默认值的分隔标志:"1,2"表示 3 个值, “1”是第一 个提示值,第二个提示值为默认, “2”为第三个提示值。在任何提示中输入“a”会显示一 个简短的帮助信息。要中断一个提示序列只需要按 Control-C 即可。 数 一般大多数的提示类型是数,即可是整数也可是实数,举例来说,有效的输入如:16, -2.4, .9e5, 和+1e-5。整数也可以是二进制,八进制和十六进制的格式。如:十进制数 31 可 以输入为 31, #b11111, #o37, 或者#x1f。In Scheme, 整数是实数的子集,所以你不需要加上 小数点表明哪一个数是实数,2 也是实数 2.0。如果你在整数提示符中键入实数,那么小数 部分会被省掉,如 1.9 就变成 1 了 布尔运算符 有些提示需要 yes 或 no 的响应。Yes 或 y 表示同意,no 或者 n 表示不同意。yes/no 提 示通常用于证实某些潜在的危险操作如:覆盖文件,不保存文件就退出,数据,网格等是否 进行。 有一些提示符需要真正的布尔值(真或假) ,其输入分别为#t 和#f. 字符串 字符串的输入需要双引号括起,如: "red"。会址标题或者绘制图例就是字符串的一个 例子,字符串可以包括任何的字符,包括空格和标点。 符号 符号的输入不需要加引号。区域名,表面名以及材料名就是符号的例子。符号必须以字 母开始不能包括任何的空格或逗号。 文件名 文件名只是字符串的一种,为方便起见,文件名不需要加双引号括起来。如果有些例外 ——文件名中有空格,那么文件名必须加双引号括起来 这样“方便”结果使得文件名提示无响应值。例如: > (define fn "valve.ps") fn > hc fn 会结束 fn,文件名的硬拷贝,而不是 valve.ps。因为文件名提示无响应值,fn 没有机会求 "valve.ps"的值,对于大多数其他的提示也是一样。 列表 FLUENT 中有些函数需要目标的列表,如:数,字符串,布尔运算值等。Scheme 对象的列

表是一个简单的由空白列表“’()”结束的对象序列。.每次列表提示一个单元,最后一个是 空列表。 这一结束列表组成了提示列表的末尾, 既可能是空也可能包含任何值。 为方便起见, 空列表中可以输入“()”也可以输入标准格式“'()” 。通常地,列表提示默认保存先前声明的 列表。要修改列表,覆盖所需单元并用空列表结束进程。例如: element(1) [()] 1 element(2) [()] 10 element(3) [()] 100 element(4) [()] 相应的创建三个数 1, 10, 和 100 的列表 element(1) [1] element(2) [10] element(3) [100] element(4) [()] 1000 element(5) [()] 增加第四个单元。然后 element(1) [1] element(2) [10] element(3) [100] () 只有 1 和 10 在列表中。随后输入: element(1) [1] ,,'(11 12 13) 创建一个五元素列表:1, 10, 11, 12,和 13。最后一个空列表移走所有的单元 element(1) [1] () 赋值 所有的响应(除了文件名)在被使用之前都被 Scheme 解释程序赋值了。因此你可以输入任 何一个有效的 Scheme 表达式来响应提示。例如输入一个单位矢量,某一分量为 1/3 (不使用 你的计算器)。 /foo> set-xy x-component [1.0] (/ 1 3) y-component [0.0] (sqrt (/ 8 9)) 或者你可以输入一个有效函数,计算单位矢量的另一个分量 > (define (unit-y x) (sqrt (- 1.0 (* x x)))) unit-y /foo> set-xy x-component [1.0] (/ 1 3) y-component [0.0] (unit-y (/ 1 3)) 默认值绑定 任何提示的默认值被限制为 Scheme 符号"_" (下划线)以便于默认值可以形成 Scheme 表达式 的一部分。例如,如果你想将默认值减去,你可以输入: shrink-factor [0.8] (/ _ 3)

中断 代码的执行可以用<Control-C>停止,这时,目前的操作停止在下一个可恢复的位置。 系统命令 如果在 UNIX 操作系统中运行 FLUENT, 你可以用字符! (bang)来执行系统命令。 在 UNIX 基础的操作系统下你可以执行系统命令。以!开始的所有字符串一直到下一行开始都会在子 外壳中执行。与这些系统命令有关的任何进一步的输入必须被输入到你启动程序的窗口中, 而且任何的输出也是在这个窗口中。(注意:如果你远程启动 FLUENT,这些输入和输出必 须是在你启动外壳(Cortex)的窗口中。 > !rm junk.* > !vi script.rp 别名 ls 和 pwd 在工作目录中调用 UNIX ls 和 pwd 命令。别名 chdir 改变了程序目前的 工作目录。 !ls 和!pwd 将会在外壳启动的目录中执行 UNIX 命令。 屏幕输出会在启动 FLUENT 的窗 口中,除非你使用远程启动,在远程启动中会在你启动外壳的的窗口中输出。(注意:!chdir 或者!cd 在子外壳中执行,所以它不会改变 FLUENT 或者 Cortex 的工作目录,因此它并不 是很有用)。不带任何声明的输入 chdir 会将你移到控制台的父目录。 下面是控制台中输入系统命令的几个例子。输出会在启动 FLUENT 窗口中出现(或者 远程启动程序,就会在 Cortex 窗口中出现) 输入的例子(在 FLUENT 控制台中) : > !pwd > !ls valve.* 例子的输出(FLUENT 或者 Cortex 启动的窗口中): /home/cfd/run/valve valve1.cas valve1.msh valve2.cas valve2.msh 从字符串进行文本菜单输入 通常说来, 当为 FLUENT 写入 Scheme 扩展函数, 在函数中能够包含菜单命令是很方便 的。使用 ti-menu-load-string 就可以实现。例如,要打开图形窗口 1,使用: (ti-menu-load-string "di ow 1") 一个 Scheme 循环会打开窗口 0 和窗口 1,并在窗口 0 种显示网格的前一次视图,窗口 1 的 后一个视图由下面给出: (for-each (lambda (window view) (ti-menu-load-string (format #f "di ow ~a gr view rv ~a" window view)))

'(0 1) '(front back)) menu-load-string 用使用格式函数的循环来创建字符串。这一简单的循环也可以根本就不用 菜单命令来写入,但是你需要知道菜单命令执行的 Scheme 函数: (for-each (lambda (window view) (cx-open-window window) (display-grid) (cx-restore-view view)) '(0 1) '(front back)) 在 FLUENT 中,字符输入也为创建别名提供了一种简单的方法。例如:要创建显示网 格的别名,你可以键入:(alias 'dg (lambda () (ti-menu-load-string "/di gr"))) 那么任何时候你在菜单层中的任何地方输入 dg,网格就会在被激活的窗口中显示。 命令! ti-menu-load-string 在顶层菜单中估计字符的声明。当你调用 ti-menu-loadstring 时它会 忽略你所在的任何菜单。因此,命令: (ti-menu-load-string "open-window 1 gr") ; incorrect usage 即使你在 display/下键入它也不会工作。字符必须输入 display/菜单才可能生效,如: (ti-menu-load-string "display open-window 1 grid") 使用在线帮助 FLUENT 中有一个在线帮助工具,它提供了进入程序文档的简便方法。通过图形用户 界面,你有完全的用户向导和参考向导,只需用鼠标键点击即可。用户向导和参考向导显示 在 Help Viewer 面板中,它对于多重字体和图形轮廓起重要作用,对于浏览和交叉参考的按 钮及超文本链接也起重要作用。 使用 GUI 帮助系统 有很多进入在线帮助的办法。 对于特定条目和面板来说, 你可以在面板或者上下文帮助 中获取参考信息。你也可以跳到参考向导,或者将用户向导打开到当前页面,并使用超文本 链接以及在线目录来查找你需要的信息。 注意:参考向导作为用户向导在线帮助的最后一章,包含了每一个菜单条目和面板的描述, 还对文本界面命令的相关内容有简短描述。 Windows NT 用户请注意:这里所叙述的是应用于 UNIX 系统的在线帮助。有关于 FLUENT 在 Windows NT 系统上的在线帮助将是标准 Windows NT 帮助系统。要想获取有关使用 Windows NT 帮助的信息,在帮助下拉菜单中选择 How to Use Help 菜单条目。 面板帮助 要获得一个面板的帮助只需要在该面板中点击帮助按钮。Help Viewer 面板将会打开解 释该面板中每一条目的功能的参考向导的相关章节。 在这个章节中你还会发现到用户向导相

关章节的超文本链接,它讨论了如何使用面板并提供相关信息。 上下文(Context-Sensitive)帮助 如果你想知道如何或者什么时候使用某一菜单条目或面板,你可以使用上下文帮助功 能。在帮助下拉菜单中选择 Context-Sensitive Help 条目 :Help/Context-Sensitive Help。 使用问题标定指针,在下拉菜单中选定一个条目,或者点击图形用户界面的另一部分(比如 说:一个面板) 。Help Viewer 面板就会打开讨论该条目的用户向导的相关章节。 打开用户向导 要第一次打开用户界面或者重新打开最近查看的章节,在帮助下拉菜当中选择 User's Guide...菜单。Help/User's Guide...。当你第一次打开用户向导时,将会给出章节的列表。每 一章节都是因个超文本链接以便于你查阅该章的内容。 打开参考向导 将 Help Viewer 面板打开到参考向导的第一页,这一页包含了每一面板和菜单条目的信 息,它们以下拉菜单的方式排列,还包含了相关文本界面的描述(可以在用户向导中点击相 关的超文本链接) 。 要在任何时候回到总面板, 简单的点击 Help Viewer 面板底部的 Overview 按钮即可。 关于帮助的帮助 你可以获取关于在线帮助的的帮助信息,方法是在帮助下拉条目中选择 Using Help...菜 单。 Help/Using Help...。 当你选择了该条目, Help Viewer 面板就会打开到 Using On-Line Help 部分。 文本界面命令的帮助 s 在 GUI 在线帮助中,执行比较功能的面板或者菜单条目中的部分描述了每一个文本界面命 令。通过点击面板中的帮助按钮你可以知道哪一个文本命令符合特定的面板,然后在 Help Viewer 面板中移到下一页。文本命令也在用户向导最后的命令目录中列出。 文本命令的帮助也通过文本界面提供。详细内容请参阅文本用户界面帮助。 使用 Help Viewer 面板 你可以以几种不同的方法在 Help Viewer 面板中存取信息。 在 Help Viewer 面板中(Figure 1), 你可以用鼠标点击所要查看的内容。

Figure 1:Help Viewer 面板 超文本链接可以使你很方便得跳到另一部分。 这些内容就不详细介绍了, 因为任何一个 熟悉 Windows 的人都知道它的帮助怎么用,比如:向上一级,前进,后退,书签等。 使用帮助内容面板 帮助内容菜单显示了用户向导和参考向导的列表。它通常来源于 Help Viewer 面板或者 和 Help Viewer 面板一起使用为我们提供了另一种浏览用户向导和参考向导的途径。要打开 帮助内容面板,请在 Help Viewe 面板的底部点击 Contents…按钮。

Figure 1:帮助内容面板 第一次打开帮助面板它将只列出最高层(每章)的列表。要详细察看下一层的内容用鼠 标点击所要查看的名字就可以了。 后面有三个点的内容表示它还有下一层的分类。 双击名字 就可以查看相关内容,单击名字然后点击 View 按钮也可以查看相关内容。 版本与发布信息:点击 Help/Version 察看。 使用文本界面帮助 文本用户列表提供了上下文在线帮助。在文本菜单系统中,通过输入?加命令名,就会 输出有关该命令的简短描述 例子: > ?dis display/: Enter the display menu. 你可以仅输入?进入帮助模式。在这个模式下你只需要输入命令或者菜单名就可以显示帮助 信息了。输入 q 或者 quit 就可以退出帮助模式了。 例子: >? [help-mode]> di display/: Enter the display menu. [help-mode]> pwd

pwd: #[alias] (LAMBDA () (cx-send '(system "pwd"))) [help-mode]> q 你也可以在提示行输入?获取该提示行的帮助。 例子 display/annotate Annotation text [""] ? Enter the text to annotate the plot with. Annotation text [""] 远程执行(只用于 UNIX 系统) 如果 FLUENT 已经启动但是没有版本声明(比如 3d),你可以用选择解算器面板来确定 解算器。File/Run...。 以这种方式启动解算器允许你在远程处理器上运行它。在默认情况下,当你键入命令启动 FLUENT 及相应版本, 事实上是启动了 Cortex (它是一个为 FLUENT 提供用户界面和图形窗 口的程序),然后 Cortex 在其运行的相同处理器上启动 FLUENT。当你键入启动命令但不指 定版本时,只启动了 Cortex。这一方法是你能够指定不同的运行解算器的版本。 远程机器运行的步骤 在远程处理器上运行 FLUENT 一般遵循如下步骤: 1. 在远程执行下,在选择解算器面板中设定远程机器的名字(Hostname),以及拟在那个机 器上的用户名(Username)和密码。 2. 在选择解算器面板中的版本和选项中指定适当的解算器版本 (关于该选项的更多信息请 参阅启动 FLUENT 和启动并行版本解算器的相关章节) 。 3. 点击 Run 按钮。 如果远程机器拒绝启动解算器,你可能需要参阅下面所述的相关步骤。 在远程机器上手动启动解算器 上述第三步失败的话,你可以使用"listen"选项在阻止 Cortex 创建远程程序的网络安全驱动 程序之外来启动 FLUENT。点击 Listen 按钮而不是 Run 按钮就告诉了 Cortex 等待手动启动 FLUENT 解算器。选择这个按钮之后,你将被提示输入声明-cx host:p1:p2 来启动解算器, 其中的 host 是正在运行的 host Cortex 名字,p1:p2 是被冒号分隔的两个代表端口的整数。这 样,解算器就会在另一个系统窗口中启动。输入 fluent version -cx host:p1:p2 version 为相关版本号,host 和端口号被显示在 FLUENT 文本窗口中。 通过读入 Case 文件进行远程执行 如果你打算通过读入 case 文件来启动适当的版本,但是你希望在远程机器上启动,你可以 在第一步中指定远程机器,然后点击 Apply 按钮。这将会保存远程执行的设定。当你指定 Case 文件来启动解算器时,解算器就会在指定的远程机器上运行

批处理 FLUENT 可以以交互式人机界面运行,从屏幕中输入,并输出到屏幕。它也可以以批处理 或者后台模式运行,此时输入从文件中获得,输出保存在文件中。一般说来,在问题设定、 初始计算以及后处理时使用交互模式。当你打算大量的迭代时,你可能就希望 FLUENT 已 批处理模式或者后台模式运行了。 这使得计算机资源能够以重要性为顺序安排或处理, 使你 能够用文件控制(在计算过程中你就不必介入了) ,并将计算的历史记录(残数)输出到文 件。FLUENT 以批处理模式运行依赖于你的操作系统,下面这节介绍了一下 UNIX 系统的 后台处理。 UNIX 系统的后台处理 要在 UNIX 系统的 C-shell 中后台运行 FLUENT,请在系统层的提示行中键入下面的命令: fluent -g < inputfile >&outputfile& 或者在 Bourne/Korn-shell 中,键入 fluent -g < inputfile > outputfile 2>&1& 在这些例子中 z 你键入的 fluent 是用来交互执行 FLUENT 的。 z -g 表示没有图形用户界面或者图形窗口。 z inputfile 是 FLUENT 命令文件,该文件记录了你在交互模式下需要输入的内容。 z outputfile 是后台工作创建的文件。它包括了 FLUENT 正常输出时,将要输出到屏幕的 内容(如:菜单提示和残数报告)。 z &告诉 UNIX 系统在后台执行任务,并将所有的标准系统错误(如果有的话)输出到文 件。 文件“inputfile”可以是先前 FLUENT 进程的日志文件,也可以是你用文本编辑器编辑的文 件。在这两种情况下,文件必须仅由文本界面命令组成(因为在批处理过程中图形用户界面 已经被禁用了) 。下面是一个典型的输入文件: rc example.cas solve/init/init it 50 wd example50.dat it 50 wd example100.dat exit 这一文件读入了一个 case 文件 example.cas, 对解进行了初始化并在两组中共迭代了 100 步。 最后一行结束了进程。注意:这一输入文件使用了读写 case 和 data 文件的标准别名来读写 case 和 data 文件与迭代(rc 是 file/read-case 的别名,wd 是 file/write-data 的别名) 。这些预 定义的别名允许你执行常用命令而不必输入对应的文本菜单。一般说来,FLUENT 假定输 入开始于顶层文本菜单, 所以如果你使用没有别名的文本命令, 你必须保证键入命令的全部

名字(比如:solve/init/init). 下面是提交批处理命令的另一种方法, 这一方法的优点在于, 输出的文件包含了输入文件的 命令记录。具体命令如下: fluent -g -i inputfile >&outputfile& 退出程序:点击文件菜单中的 Exit 选项,如果还有未保存的东西,你会收到一个警告。 这和一般的 Windows 程序是一样的。

第三章 读写文件
在使用 FLUENT 时你需要输入和输出几种类型的文件,其中读入的文件包括 grid, case, data, profile, Scheme,以及 journal 文件, 还有包括包含 case, data, profile, journal,以及 transcript 的文件。 FLUENT 也可以保存面板的布局以及图形窗口的硬拷贝。使用各种可视化以及后 处理工具可以输出数据。下面详细介绍一下上述内容。 FLUENT 读写的文件 表一列出了 FLUENT 所能读写的文件。关于各种文件的使用,哪一代码写哪一类型的 文件,每一类型的文件的更多信息都可以参阅这个表。(注意:下表中的一些文件格式并不 是 FLUENT 的格式,但是当它们被读入的时候格式会被自动转换) 表一:FLUENT 读写的文件 文件类型 Grid Third-Party Case Data FLUENT/UNS Case FLUENT/UNS Data RAMPANT Case RAMPANT Data FLUENT 4 Case FIDAP 7 Neutral Ray PDF Journal Transcript Hardcopy Plot Profile Data Export Scheme Grid 创建文件的程序 GAMBIT, TGrid GeoMesh, preBFC ANSYS, PATRAN, I-DEAS, NASTRAN, etc. FLUENT FLUENT FLUENT/UNS 3 or 4 FLUENT/UNS 4 RAMPANT 2, 3, or 4 RAMPANT 4 FLUENT 4 FIDAP 7 FLUENT prePDF FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT user, FLUENT FLUENT user 使用该文件的程序 FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT FLUENT user assorted FLUENT FLUENT Other codes FLUENT

读写文件的捷径 FLUENT 有几个功能使得读写文件很方便,它们分别为:自动添加和检测文件的后缀; 二进制文件的读写; 文件格式的自动检测 (文本文件和二进制文件) ; 压缩文件的读写; Tilde expansion;文件自动编号;使文件覆盖确认的提示失效;默认文件后缀;二进制文件;检 测文件格式 FLUENT 读写的各种类型文件都有默认的后缀(见表一中的 FLUENT 读写的文件)。对

于某些常用文件,解算器会自动添加或者检测适当的后缀,比如写一个 case 文件只需要写 出文件名 myfile 之后,FLUENT 会自动添加文件名为 myfile.cas,对于 PDF 文件和 ray 文件 也一样。 二进制文件 对于 case, data, 或者 ray 文件,FLUENT 会默认存为二进制文件。二进制文件比文本文 件占有更少的空间,而且读写更快。但是需要注意的是,你无法阅读和编辑二进制文件,但 可以阅读和编辑文本文件。 如果你要保存文本文件, 你只需要在写文件的时候在文件选择对 话框中关掉二进制文件选项。 FLUENT 可以读入不同平台下的二进制文件, 但是其它软件如 TGrid 不能。 如果你需要 在不同平台上将一个 case 文件读入 TGrid,你应该在 FLUENT 中保存为文本文件 检测文件格式 读入 case, data, grid, PDF, 或者 ray 文件, 解算器会自动检测它是二进制文件还是文本文 件 读写压缩文件 读压缩文件 在选择文件对话框中可以读入压缩文件。如果压缩文件扩展名是.Z,FLUENT 会自动激 活 zcat 来读入文件数据,如果文件扩展名是.gz 解算器会自动激活 gunzip 来读入文件数据。 比如: 文件名为 flow.msh.gz, 解算器会自动报告如下消息: Reading "| gunzip -c flow.msh.gz"... 这表明读入的文件经过了一个操作系统的通道。 你也可以只键入文件名而不加任何后缀(比如:你不能确定文件是否为压缩文件) 。首 先,解算器尝试以所输入的名字打开文件,如果找不到那个名字的文件,它将尝试缺省的后 缀和扩展名来搜索文件。比如:你键入了 file-name 为文件名,解算器将进行如下步骤直到 找到一个文件: z Name z name.gz z name.Z z name.suffix z name.suffix.gz z name.suffix.Z 其中 suffix 是一个文件的常用扩展名,比如.cas 或者 msh,如果还是找不到文件,解算 器将会返回一个错误报告。对于 Windows NT 系统,只有 gzip 压缩的文件可以读入(也就是 文件的扩展名为.gz)。由 compress 压缩的文件在 Windows NT 系统是无法读入到 FLUENT 中的。注意:不要读压缩 ray 文件,FLUENT 无法正确读入。 写压缩文件 在选择文件对话框,可以通过加入扩展名 Z 或者 gz 写压缩文件。例如:你输入 flow.gz

作为 case 文件名,解算器会报告如下信息:Writing "| gzip -cfv > flow.cas.gz"...。状态信息表 明 case 文件信息被 gzip 压缩,在这个特例中,cas 扩展名是自动加上的。Windows NT 系统 的 FLUENT 文件只能被 gzip 压缩,如果是加.Z 扩展名就不会有文件的压缩了。不要写 ray 文件的压缩,FLUENT 将无法正确进入 Tilde Expansion (只用于 UNIX 系统) 在 UNIX 系统中,如果你指定“~/”作为文件名的头两个字符串, “~”会展开作为你的 父目录。相似地,你也可以使用文件名~username/,~username 将会展开到"username"的父目 录。如果你指定~/file 作为所要写入的 case 文件,FLUENT 会将文件 file.cas 保存在你的父 目录中。你也可以指定一个父目录的分目录,如果你输入~/cases/file.cas,FLUENT 会在分 目录中保存文件 file.cas。 文件的自动编号 在文件名中你可以包括几个特殊的字符串, 这样你就可以在各种参数的基础上为文件快 捷的计数。 (这些参数包括:迭代步,时间步,或者迄今为止所保存文件的总数。 )这样你就 不必每次输入一个文件名了。 z 对于非定常流,你可以用反映时间步的名字来保存文件,相应的字符串为“%t” 。例如: 文件名 contours-%t.ps 会告诉解算器在适当的时刻保存文件, 比如 contours-0001.ps 表示 第一步保存的文件。 z 反映迭代步的符号为“%i” ,例如:文件名 contours-%i.ps 表示在适当的迭代步中保存 文件,contours-0010.ps 表示第十次迭代是保存的文件 z 要保存硬拷贝文件来反映硬拷贝文件在当前进程中迄今为止所保存的总数, 使用的字符 串为“%” 。 下面的选项只用于硬拷贝文件 注意:使用上述方法保存文件时,FLUENT 系统不会提示你是否覆盖已经存在的同名 文件。比方说,你重复使用文件名 myfile-%t.ps 来保存反映当前时间步的硬拷贝文件,如果 你在第一个时间步中已经保存了文件 myfile-0001.ps,然后你又重新启动了计算并在第一个 时间步中保存了另一个硬拷贝文件,解算器就会不检查先前的文件 myfile-0001.ps 而直接将 它覆盖掉。 取消覆盖证实提示 作为默认设置,如果你要 FLUENT 写的文件名与原来已有的文件名相同,它会提示你 是 否 覆 盖 原文 件 , 如 果你 不 想 要 解算 器 在 覆 盖文 件 时 出 现这 个 提 示 信息 你 可 以 选择 file/confirm-overwrite/text 命令,并回答 no。 网格文件的读入 网格文件是由 GAMBIT, TGrid, GeoMesh,和 preBFC 或者第三方 CAD 软件包生成的。 从 Fluent 的角度来看, 网格文件只是 case 文件的子集。 网格文件包含所有节点的坐标系以及节 点之间的连通性信息, 连通性信息告诉我们节点如何与其它的面或单元连接和面的区域类型

和数量(比如 wall-1, pressure-inlet-5, symmetry-2)。网格文件不包括任何边界条件,流动参数 或者解的参数。关于网格的详细信息请参阅网格操作一章 内部网格文件(文件已经保存为 FLUENT 格式)使用 File/Read/Case...菜单。GAMBIT, TGrid, GeoMesh,和 preBFC 能够写内部网格文件。 读入这些文件的更多信息请参阅: GAMBIT 网格文件,GeoMesh 网格文件,TGrid 网格文件以及 preBFC 网格文件。 下面分别介绍: 读入 TGrid 网格文件 读入 GAMBIT 和 GeoMesh 网格文件 读入 preBFC 非结构网格文件 读入 preBFC 结构网格文件 读入 ANSYS 文件 读入 I-DEAS Universal 文件 读入 NASTRAN 文件 读入 PATRAN Neutral 文件 读入 an Unpartitioned Grid File Through the Partition Filter 读入新的网格文件 读入 TGrid 网格文件 TGrid 与 FLUENT 有相同的文件格式,所以可在 FLUENT 的 File/Read/Case...菜单中读 入它的文件,TGrid 文件的详细信息请参阅 TGrid 网格文件一节。 读入 GAMBIT and GeoMesh Mesh 文件 如果你用 GAMBIT 或者 GeoMesh 创建 FLUENT 5, FLUENT/UNS,或者 RAMPANT 网格, 你可以用 FLUENT 中的 File/Read/Case...菜单读入,点击 File/Read/Case...,选择 Case...菜单 就激活了选择文件对话框,在对话框中指定要读入的文件名。 读入 preBFC 非结构网格 因为 preBFC 的非结构网格和 FLUENT 格式一样,读入菜单 File/Read/Case...。注意: 必须使用 MESH-RAMPANT/TGRI 命令保存文件 读入 preBFC 结构网格,菜单:File/Import/preBFC Structured Mesh.。点击弹出选择文件对话 框,选择文件之后便可以读入网格信息和区域类型 读入 ANSYS 文件,菜单 File/Import/ANSYS...,点击进入,方法同上。 读入 I-DEAS Universal 文件,菜单 File/Import/IDEAS Universal...点击进入,方法同上 读入 NASTRAN 文件,菜单 File/Import/NASTRAN...点击进入,方法同上 读入 PATRAN Neutral 文件,菜单 File/Import/PATRAN...点击进入,方法同上 通过划分转换器度入未划分的网格文件 要 用 METIS 划 分 器 来 划 分 网 格 , 然 后 将 网 格 读 入 到 Fluent , 请 使 用 菜 单 : File/Import/Partition/Metis...。注意:这个菜单只能在并行 FLUENT 中使用。

读入新的网格文件 用特定网格设定完 case 文件之后,你可以将新网格与已知边界条件,材料属性,解参 数等结合。 这一功能一般用于产生比正在使用更好的网格, 此时你不用重新输入所有的边界 条件,材料属性和参数。只要新网格和原来的网格有相同的区域结构即可 新旧网格应该具有同一区域,并具有相同的顺序,否则会有警告出现,因为相容性可能会造 成边界条件的问题。在文本界面使用 file/reread-grid 命令读入新网格 Case 和 Data 文件的读写 FLUENT 仿真的新信息保存在两个文件中:case 文件和 data 文件,下面将会介绍文件 读写的命令以及设定时间间隔自动存储文件。 FLUENT 既可以读入文本文件也可以读入二进制文件,二进制文件的读写速度和存储 速度要快一些。 在选择文件对话框中点击写二进制文件按钮可以选择写二进制文件还是文本 文件。除此之外你还可以用压缩格式读写文本文件和二进制文件。读文件的时候 FLUENT 会自动检测文件类型。 在进行网格适应的时候必须保存新的 case 文件和 data 文件,否则新的 data 据文件将和 case 文件不符。如果你不保存一个更新的 case 或 data 文件,FLUENT 会给出警告。 读写 Case 文件 Case 包括网格,边界条件,解的参数,用户界面和图形环境。有关 Case 文件的格式请 参阅相关内容。读入 case 文件的命令也可用于读入内部格式的网格文件,因为网格信息是 case 信息的子集。也可以用菜单 File/Read/Case...读写 case 文件。 默认后缀 为了方便 case 文件名后缀为.cas。读写文件时 FLUENT 会自动加上相应后缀。 读写 data 文件 Data 文件包含每个网格单元的流动值以及收敛的历史纪录(残数值) 。具体格式参阅相 关内容。菜单 File/Read/Data..读入网格文件,菜单 File/Write/Data..写入网格文件 默认后缀 为了方便 data 默认后缀为.dat。在读写文件是 FLUENT 会自动添加后缀 Case 和 Data 文件一起读写 Case 文件和 data 文件包含了重新启动解的所有信息,Case 文件包含了网格、边界条件 以及解的参数,Data 文件包含了流场的数值以及收敛的历史(残数值) 。 点击菜单 File/Read/Case & Data..弹出对话框,选择具有相同文件名的.dat 和.cas 文件读入。 点击菜单 File/Write/Case & Data...方法同上。 自动保存 Case 文件和 Data 文件 在计算过程中一般是需要自动保存文件的,否则因为断电等故障可能造成计算前功尽 弃。FLUENT 允许我们在计算时设定间隔保存文件。这一功能在时间相关计算时是非常有

用的,因为它使得我们不必中断计算来保存结果。对于定常问题也可以使用自动保存功能, 从而可以检验迭代过程中不同状态的解 点击菜单 File/wite/utosave...,弹出下图:

Figure 1:自动保存 Case/Data 面板 在这个面板中必须设定保存频率和文件名, 保存频率的默认值是零, 也就是说默认没有自动 保存。 定常流是在迭代中指定保存频率, 非定常流是在时间步中指定保存频率 (若使用显式时 间步进法也是在迭代中设定保存频率) 。如果保存频率是 10,那么在定常计算中每迭代 10 步保存一次。FLUENT 自动保存不同的文件类型,用后缀来区分.cas、dat、gz 或者.Z。所有 自动保存的设置都存在 case 文件中。 读入 FLUENT/UNS 和 RAMPANT 的 Case 文件和 Data 文件 FLUENT/UNS 3 或 4 以及 RAMPANT 2, 3,或 4 中创建的 case 文件可以和目前的 case 文 件按相同的方式读入。如果读入的是 FLUENT/UNS 创建的 case 文件,FLUENT 将会在解 控制面板种选择分离解。如果读入的是 RAMPANT 创建的 case 文件,FLUENT 将会在解控 制面板种选择耦合显式解。 FLUENT/UNS 4 以及 RAMPANT4 中创建的 Data 文件可以按相同的方式读入到 FLUENT 中。 导入 FLUENT 4 的 Case 文件,点击菜单 File/Import/FLUENT 4 Case...出现对话框,选 择所需文件。FLUENT 将只读入 FLUENT 4 case 文件的网格信息和区域类型,读入文件之 后你必须指定边界条件,模型参数,材料属性等信息。 导入 FIDAP 7 Neutral 文件,点击菜单 File/Import/FIDAP7...,弹出对话框,选择所需文 件。FLUENT 将只读入 FIDAP7...文件的网格信息和区域类型,读入文件之后你必须指定边 界条件,模型参数,材料属性等信息。 创建和读入日志文件 日志文件包含了 FLUENT 命令序列,安排的方式就像它们将会输入到程序中或者通过 图形用户界面输入一样。GUI 命令在日志文件中被记录为 Scheme 代码行。FLUENT 通过记 录命令行中输入的所有内容和你输入到图形用户界面的所有内容创建日志文件。 你也可以用

文本编辑器手动创建日志文件。 日志文件的目的通常是自动执行一系列的命令而不是在命令行重复输入它们。 另一个用 途就是对程序进程中的输入作一记录便于以后参考, 虽然 transcript 文件在这一方面更有用。 命令的输入源于指定的文件直到结束,结束之后控制回到标准输入(通常是键盘) 。日志文 件的每一行的读入和处理时都会响应到标准输出(通常是显示器) 。 注意:在设计之初,日志文件只是为了记录和重放方便,所以它并不知道所记录和重放 的状态。因此在读入日志文件之前你应该首先使解算器的状态恢复为原状态。比方说,如果 你的日志文件包括了保存文件的命令, 你就需要检查那个文件是否已经存在, 如果不存在就 没问题,存在的话它就应该提示你是否覆盖文件,但是因为日志文件中不存在提示信息,所 以此时解算器就无法完成日志文件所要完成的任务。 在程序中的操作和修改也可能会影响日 志文件指令的执行。 例如: 如果你的日志文件创建了几个表面并显示表面上的信息, 那么在读入日志文件之 前你首先要读入适当的 case 和 data 文件。 注意: 在记录时一次只能打开一个日志文件, 但是你可以同时写入日志文件和 transcript 文件。你也可以在任何时刻读入日志文件。 用户输入 要开始日志文件进程,请选择菜单:File/Write/Start Journal... 在文件选择对话框中输入文件名之后,日志记录就开始了,Start Journal...选项也变成了 Stop Journalmenu 选 项 。 退 出 程 序 或 者 选 择 Stop Journal 都 可 以 结 束 日 志 文 件 的 记 录 。 (File/Write/Stop Journal) 你可以在点击菜单 File/Read/Journal..之后在选择文件对话框中读入日志文件。 日志文件 通常是在主文本菜单(最上层菜单)中加载,而不管你在哪一个文本菜单层。 创建 Transcript 文件 Transcript 文件包含了 FLUENT 标准输入输出的完全记录(通常是键盘和图形用户界面 的输入和屏幕的输出) 。在 transcript 文件中,GUI 命令是作为 Scheme 代码行来记录的。 FLUENT 将所有的键入和图形用户界面的输入以及文本窗口的输出记录下来作为 transcript 文件。 Transcript 文件对程序的进程作了记录以便于将来的参考。因为它们包括消息以及其它 输入,所以它并不像日志文件,它不可以重新读入到程序中。 注意:在记录时,只有一个 transcript 文件可以打开,但是你可以同时写日志文件和 transcript 文件。当 transcript 记录正在运行时,你也可以读入日志文件。 用户输入 要启动 transcripting 进程,请选择 File/Write/Start Transcript...菜单。在选择文件对话框 中输入文件名之后,transcript 记录过程就开始了,而且 Start Transcript...按钮就会变成 Stop Transcriptmenu 按钮。点击 Stop Transcript 按钮或者退出程序就会结束 transcript 进程。

轮廓文件的读写 边界轮廓用于指定解域的边界区域的流动条件。 例如, 它们可以用于指定入口平面的速 度场。 读入轮廓文件 点击菜单 File/Read/Profile...弹出选择文件对话框,你就可以读入边界轮廓文件了。 写入轮廓文件 你也可以在指定边界或者表面的条件上创建轮廓文件。 例如: 你可以在一个算例的出口 条件中创建一个轮廓文件, 然后在其它算例中读入该轮廓文件, 并使用出口轮廓作为新算例 的入口轮廓。 要写一个轮廓文件,你需要使用 Write Profile 面板(Figure 1),菜单:File/Write/Profile...

Figure 1:Write Profile 面板 1. 保留 Define New Profiles 的默认选项。 2. 选择表面,你想要在该表面上获取表面列表中的轮廓的数据 3. 选择变量,你想要在该值列表中创建轮廓 4. 点击 Write...按钮,并在选择文件对话框中输入轮廓文件的名字。 FLUENT 会保存表面上数据点的网格坐标,以及这些位置上所选定变量的值。当你将轮廓

文件读入到解算器中时, 表面名将会是轮廓名, 值的名字将是在边界条件控制面板的下拉菜 单中出现的流场(field)名。 如果你在将轮廓读入时对边界轮廓进行了修改 (比如: 你将原轮廓再定位产生一个新的 轮廓) ,或者你想将不同的轮廓文件用于一个 case 文件,你可以选择 Write Currently Defined Profiles 选项然后点击 Write...按钮。所有目前定义的轮廓都会保存在选择文件对话框中你所 指定的文件中。不管你什么时候需要将该文件读入到解算器中,这个文件都可以读入 写边界条件网格 你可以将边界区域 (表面网格) 写进一个文件中。 该文件可用 TGrid 读入来产生体网格。 如果你对其它网格生成程序产生的网格不满意,你就会发现这项功能很有用。点击菜单 File/Write/Boundary Grid...打开选择文件对话框,你就可以将边界网格写入。 保存硬拷贝文件 图形窗口显示可以保存为各种格式,如:TIFF, PICT,和 PostScript。然而,在硬拷贝和 所显示的图形窗口之间可能有略微的不同, 这是因为硬拷贝是用内部软件着色生成的, 而图 形窗口可能是用特定的硬件进行性能优化的。许多系统提供了将图形窗口文件倒入(dump) 到光栅文件的功能。 这可能是生成硬拷贝最快的方法 (因为整个图景已经在图形窗口中着色 了) ,并且能够保证硬拷贝和窗口一样。 使用图形硬拷贝面板 要设定硬拷贝参数并保存硬拷贝文件,你就需要使用图形硬拷贝面板(Figure 1). 点击 菜单:File/Hardcopy...。

Figure 1:图形硬拷贝面板 下面是保存硬拷贝文件的程序,后面还会详细叙述

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

选择硬拷贝格式 (可选)指定文件类型(如果可用) 设定颜色 (可选)定义分辨率(如果可用) 设定硬拷贝选项的中的任何选项 如果你产生一个窗口的倾倒(dump) ,制定青岛命令 (可选)预览结果 点击保存按钮,并在选择文件对话框中输入文件名 如果你想保存当前的硬拷贝设定,但是还不想保存当前的硬拷贝,你可以点击应用 (Apply)按钮。应用的设定将会成为后来硬拷贝的默认设定。 选择硬拷贝文件的格式,在格式下拉列表中选择: EPS (Encapsulated PostScript) 该输出和 PostScript 输出一样, 只是附加了 Adobe 文档 协议 (v2) 的声明。目前,在 EPS 输出中不包括位图的预览。通常说来,虽然实际的矢量 PostScript 信息是用来打印的,但是读入 EPS 文件的程序是用预览位图来显示在屏幕上的。 你可以将 EPS 文件保存为光栅或者矢量格式。 HPGL 为 pen plotters 设计的矢量文件格式。HPGL 驱动器支持有限的颜色设定,对 于有些场景无法正确着色。 IRIS Image 在 SGI 计算机上是自然的光栅格式图形文件,IRIS 图形驱动器并不是在 哪个平台上都可以得到 PICT 在 Macintosh 计算机上是自然的图形文件。 PICT 文件既可以包含光栅信息也可 以包含矢量信息或者都包含。一般说来,"draw"程序产生矢量信息,"paint"程序使用光栅格 式。你可以选择文件的保存格式。 PPM 输出为一般的光栅格式文件 PostScript 是一个一般的矢量文件格式,你也可以将 PostScript 文件保存为光栅格式 TIFF 是一个一般的光栅格式,TIFF 驱动器并不是在哪个平台上都可以得到 Window Dump (只用于 UNIX 系统)选择窗口倾倒操作产生硬拷贝。这种格式需要你 指定适当的窗口倾倒命令。 选择文件类型 如果你保存 PostScript, EPS,或 PICT 文件,你可以选择光栅或者矢量文件类型。矢量图 形定义图形显示为原始几何图形如:线、多边形和文本的组合。光栅文件定义图像中的每一 个像素点的颜色。矢量图可以升级到任何分辨率,光栅图只有固定的分辨率。支持矢量图的 有 PostScript, Encapsulated PostScript (EPS), HPGL, 以及 PICT。支持光栅图的有 IRIS 图像 , PICT, PostScript, Encapsulated PostScript,以及 TIFF。 一般说来,对于最快的输出时间,你应该将简单的二维图保存为矢量文件,复杂场景保 存为光栅图。 指定颜色模式 对于除了窗口倾倒格式之外的所有格式, 你都可以指定硬拷贝文件所要使用的颜色。 对 于彩色标度复制选择 Color ,对于灰色标度复制选择 Gray Scale ,对于黑白复制选择 Monochrome。注意:对于大多数单色 PostScript,会在灰的阴影处产生彩色图,但是不能够

保证彩色坡度随着灰度坡度线性增长,你应该选择 Gray Scale。 定义分辨率 对于光栅硬拷贝文件, 你可以通过制定大小来控制硬拷贝图形的分辨率。 在分辨率选项 中选择宽度和高度, 如果宽度和高度都是零, 因拷贝文件的分辨率和图形窗口的分辨率一样。 要 检 查 图 形 窗 口 以 像 素 点 为 单 位 的 尺 寸 键 入 文 本 命 令 : display/set/rendering-options/device-info。注意:对于 PostScript, EPS, 和 PICT 文件,你需要 指定每一英寸的点的分辨率而不是高度和宽度。 硬拷贝选项 对于除了窗口倾倒之外的所有硬拷贝格式, 你可以在选项中控制两个附加的设定。 首先 你可以用 Landscape Orientation 按钮来指定硬拷贝的方向。如果这一项打开,硬拷贝就是在 前 景 ( landscape ) 模 式 中 , 否 则 是 肖 像 ( portrait ) 模 式 。 其 次 你 可 以 用 Reverse Foreground/Background 来控制前景和背景的颜色。如果这一项打开,硬拷贝图形窗口的前 景和背景的颜色就会交换。这一功能可以用于黑白背景的硬拷贝操作。 FLUENT 提供了可以加速 PostScript 文件保存的选项。这一选项可以在文本菜单 display/set/hardcopy/driver/post-format 中找到。 fast-raster 允许一个比标准光栅文件大的光栅文件,但是输出更快 raster 输出标准光栅文件 rle-raster 允许一个 run-length 编码的光栅文件,它和标准光栅文件一样大,但是输出稍快。 (这是默认的文件类型) 。 vector 允许标准的矢量文件 窗口倾倒“Window Dumps” (只用于 UNIX 系统) 如果你选择窗口倾倒格式,程序会是用特定的窗口倾倒命令来保存硬拷贝文件。例如: 如果你想用 xwd 来捕捉窗口,你选择的窗口倾倒命令为: xwd -id %w > 在倾倒时,FLUENT 会自动解释“%w”为激活窗口的 ID 号。在选择文件对话框中点 击保存按钮,输入文件名即可(比如:myfile.xwd)。 如果你打算做一个动画,你可以将窗口倾倒保存为几个标数的文件,变量为“%n” 。然 后你就可以使用上面所述的窗口倾倒命令,但是在选择文件对话框中你的文件名应该输入 为:myfile%n.xwd 每次你创建了一个新的窗口倾倒, “%n”的值就会加一,所以不需要你手动添加。 如果你打算使用 ImageMagick 动画程序,将文件保存为 MIFF 格式效率会更高。这是你需要 使用 ImageMagick 工具输入。对于窗口倾倒命令你需要输入:import -window %w(这是默 认命令) 。当你点击保存按钮之后,会弹出选择文件对话框,文件名后缀.miff 指定输出格式 为 MIFF。 窗口倾倒命令是系统和图形驱动指定的,所以它强烈的依赖于你的详细配置 当保存的窗口倾倒时另一个需要考虑的问题是, 窗口倾倒会在窗口显示时精确捕捉窗口, 其 中包括分辨率,颜色和透明度等。(正是这个原因使得你使用窗口倾倒格式时,在图形硬拷 贝面板中的这些功能被取消了)。如果你使用 8 位图形显示,你可能需要使用一个内置的光

栅驱动器(如 TIFF)来产生高质量的 24 位颜色输出 预览硬拷贝图像 在你保存硬拷贝文件之前, 你可能会选择预览所要保存的图形。 点击预览按钮你就可以 查看当前设定下的图形,如果不满意,可以在保存文件之前进行任何的修改,以提高硬拷贝 的质量。 输出数据 当前版本的 FLUENT 允许你将数据输出到 AVS、Data Explorer、EnSight (以前叫做 MPGS)、FAST、FIELDVIEW、I-DEAS、NASTRAN、PATRAN 以及 Tecplot。使用输出面 板一节解释了如何以这些格式保存数据,输出文件格式一节描述了每一类型的文件 注意:这些文件格式,只有 EnSight 和 FIELDVIEW 能用并行版本的 FLUENT 输出。 使用输出面板 要将数据写入到这些产品中来实现可视化和后处理,你需要使用 Export 面板(Figure 1). 点击菜单:File/Export...弹出下图:

Figure 1:输出面板 步骤如下: 1. 在文件类型列表中选择文件类型。 2. 如果你选择 IDEAS Universal、NASTRAN 或者、PATRAN,在表面列表中选择你需要 写入数据的表面。如果没有表面被选择,整个区域就会被输出。 3. 除了 FAST Solution 和 NASTRAN 所有文件类型,在 Functions to Write 列表中选择需要

4.

5.

保存数据的变量。 (可选)对于 IDEAS Universal、NASTRAN 和 PATRAN 文件,选择需要写入的负载(力, 温度和/或热流量),保存这些负载可以使你在有限元分析程序中分析结构应力(流体压 力或者热)注意:当整个区域被输出时负载只被写入到边界壁面(即:如果你不选择表 面)。 点击 Write...按钮,使用选择文件对话框在指定的格式下为指定的函数保存文件。

输出文件的格式 下面是各种输出文件的类型: AVS: AVS version 4 的 UCD 文件包括坐标和连通性信息以及指定标量函数的数据 Data Explorer: 包含坐标、连通性、速度和指定函数数据 EnSight(以前是 MPGS):图形文件包括坐标和连通性信息,速度文件包括速度,标量文件包 括每个变量和函数的信息,结果文件列出了所有的文件名。 FAST:扩展 Plot3D 格式的网格文件包含了坐标和连通性信息,速度文件包含了速度信息, 标量文件包括每个变量和函数的信息。这一文件类型只适合于三角形和四面体网格。 FAST Solution:一个文件包含了密度、速度和总能量,这一文件类型只适合于三角形和四面 体网格。 FieldView Case+Data:FLUENT case 文件,可被 FIELDVIEW 读入,数据文件包含了所选变 量的节点平均值。 FieldView Data:一个数据文件包含了所选变量的节点平均值。 (对于瞬态流动模拟,你需要 总是输出多重 FIELDVIEW 数据文件,但是通常只能保存一次 case 文件。在这种情况下, 你可以使用 FieldView Case+Data 选项用 case 文件来保存第一个数据设定, 然后用 FieldView Data 选项来保存后面的数据设定而不保存 case 文件) 。 IDEAS Universal:一个文件,包含了坐标、连通性、选择的负载、区域组、速度和所选择 的标量。 NASTRAN:一个文件,包含了坐标、连通性、选择的负载、区域组和速度。 PATRAN:一个文件,包含了坐标、连通性、选择的负载、区域组、速度和所选择的标量。 Tecplot:一个文件,以适当的格式保存了坐标和标量函数的信息。 读入 Scheme 源文件 Scheme 源文件有三种加载方式:通过作为菜单系统的 scheme 文件,通过作为菜单系统 的日志文件,或者通过 Scheme 本身。 对于大的源文件,点击菜单 File/Read/Scheme..使用弹出选择文件对话框读入,或者 Scheme 加载函数: > (load "file.scm") 短的文件也可以用菜单 File/Read/Journal..加载,或者在文本界面输入命令 file/read-journal (或者 source 别名) 。 > . file.scm > source file.scm 在这种情况下,文件的每一特征都响应到控制台,就像你用手键入文件内容一样。 Fluent 文件

在启动之初, FLUENT 会在你的父目录中查找一个叫做 fluent 的可选文件。 如果找到了, 它就用 Scheme 加载函数加载它。这一文件包含了定义代码的操作的 Scheme 函数。 保存面板布局 文件下拉菜单中的保存面板命令允许你保存当前面板和窗口的布局。 你可以将面板和图 形窗口以你喜欢的配置排列,然后调用保存布局命令。一个 cxlayout 文件就写到了你的父目 录中了。 (如果你后面又配置了不同的面板,并将布局又一次保存。这些面板的位置将会加 到先前保存的面板的位置。如果你将一个已保存的面板移位,然后保存布局,那么一个新的 位置将会写进 cxlayout 文件。 )在随后的进程中,当你调用一个面板,或者创建新的图形窗 口, 它将基于原来保存的设置来定位。 任何在已存设置中未指定的窗口或面板将采用默认位 置。注意:父目录中的 cxlayout 文件适用于所有 Cortex 应用程序(即:TGrid, FLUENT, FLUENT/UNS, RAMPANT, NEKTON, 以及 MixSim) 。 Case 文件和 Data 文件的格式 本节描述了 FLUENT Case 文件和 Data 文件的格式。根据下面的原则,我们将这些文件 分为几个部分。 z 每一部分都用圆括号括起来,并以十进制整数开头来表明它的类型。 z 所有组的条目都用圆括号括起来。 这使得跳到每部分末尾或者分析它们都很容易。 它也 考虑到以后的版本增加新条目的简单性和相容性。 z 条目列表的开头信息用前述条目的独立的各组括号括起来, 并且每一条目被它们自己的 括号括起来。 根据功能的不同,每一部分的介绍分组如下。如果你只是为解算器创建网格,你只需要 考虑网格部分所描述的内容。 如果你尝试将结果读入到其它的后处理器中, 你就需要研究一 下 Grid 部分和 Data 部分。其它(无网格)Case 部分,存储了边界条件,材料属性以及解算器 控制的设定。 网格部分 网格部分存在 case 文件中。 (网格文件是 case 文件的子集, 仅包含了与网格有关的部分) 。 下面是目前所定义的网格部分。 下面所表明的每一部分的 ID 数既有符号形式也有数值形式。符号形式的描述,可以在 Scheme 源文件(xfile.scm)中作为符号而得到,也可以作为 C 头文件(xfile.h)的宏。这两种方 法都可以从 Fluent Inc 得到。 注释 Index: 0 Scheme symbol: xf-comment C macro: XF_COMMENT Codes: FLUENT, TGrid Status: optional

注释部分可以在网格部分中出现在文件的任何位置,具体用法如: (0 "comment text") 强烈推荐每一个较长的部分, 或每组相关的部分, 都有注释部分开始来解释下面的部分, 如: (0 "Variables:") (37 ( (relax-mass-flow 1) (default-coefficient ()) (default-method 0) )) 标题(Header) Index: 1 Scheme symbol: xf-header C macro: XF_HEADER Codes: FLUENT, TGrid Status: optional 标题部分可以在网格部分中出现在文件的任何位置,具体用法如: (1 "TGrid 2.1.1") 这一部分的目的是确定写入文件的程序。 虽然它可以出现在任何位置, 但是一般说来它是文 件的第一部分。 附加的头文件部分表明产生文件时所使用的其它程序, 因此表明了该文件的 来源,和处理过程。 维度 Index: 2 Scheme symbol: xf-dimension C macro: XF_DIMENSION Codes: FLUENT, TGrid Status: optional The dimensionality of the grid (2 ND) 其中 ND 是 2 或 3,目前本部分用来检查有适当维数的网格。 节点 Index: 10 Scheme symbol: xf-node C macro: XF_NODE Codes: FLUENT, TGrid Status: required (10 (zone-id first-index last-index type ND)( x1 y1 z1 x2 y2 z2

. . . )) 如果区域 ID 是零,这是网格内节点总数的声明。第一个 index 将会是一,最后一个 index 将是以十六进制表示的节点总数,type 是无意义的,ND 是网格的维度,后面没有坐标。包 围坐标的括号也没有。例如: (10 (0 1 2d5 0 2)) 如果区域 ID 大于零,它表明节点所属于区域。 。第一个 index 和最后一个 index 是十六进制 表示的节点的 index。当然,每一区域的最后一个 index 必须小于或等于声明部分的值。 Type 表明区域内节点的类型。TGrid 使用该值来表明下面的类型:零为虚拟节点,一为 无类型或任何类型,二为边界节点。FLUENT 忽略零类型的节点,并将其它类型的节点全 部读入,但是这些代码只写类型一。 ND 是可选的声明,它表明节点数据的维度。 如果网格维度是二,如维度部分所指定的,那么每一行只出现 x 和 y 的坐标。 下面是一个二维的例子 (10 (1 1 2d5 1 2)( 1.500000e-01 2.500000e-02 1.625000e-01 1.250000e-02 . . . 1.750000e-01 0.000000e+00 2.000000e-01 2.500000e-02 1.875000e-01 1.250000e-02 )) 因为网格连通性由整数描述指示器组成(见表面和单元一节),在文件中使用十六进制保 存空间,并提供了更快的文件输入输出。标题的 index 也用十六进制以便于它们和网格连通 性部分的 index 匹配。为了保证相容性,区域 ID 和类型也是使用十六进制。 周期性 Shadow 表面 Index: 18 Scheme symbol: xf-periodic-face C macro: XF_PERIODIC_FACE Codes: FLUENT, TGrid Status: required only for grids with periodic boundaries 本部分表明了周期性边界的成对周期性表面。周期性边界的网格都有这一类型的部分。 下面是一个例子: (18 (first-index last-index periodic-zone shadow-zone)( f00 f01

f10 f21 f20 f21 . . . )) 其中 first-index 是列表中的第一个周期性表面对的 index, last-index 是最后一个, periodic-zone 是周期性表面区域的区域 ID,shadow-zone 相应的 shadow 表面的区域 ID,上面是它们的十 六进制格式。 在 body (f*)部分的 index 是指每一周期性边界的表面(十六进制)以及偏移到网格的表 面列表的 index。注意:first-index 和 last-index 并不是指表面 index,它们是指周期对列表的 index。 下面是该部分的一部分例子: (18 (1 2b a c) ( 12 1f 13 21 ad 1c2 . . . )) 单元 Index: 12 Scheme symbol: xf-cell C macro: XF_CELL Codes: FLUENT, TGrid Status: required 单元的声明部分和节点的声明很类似: (12 (zone-id first-index last-index type element-type)) 区域 ID 为零表明了单元总数的声明。如果 last-index 为零,那么网格内没有单元。当文件只 包含一个表面网格以告诉解算器该网格不可用时,这一功能很重要。当 element-type 被完全 忽略时,这一类型在声明部分通常被忽略,并通常被设为零。例如: (12 (0 1 3e3 0)) 表明网格中有 3e3 (hexadecimal) = 995 个单元。这一声明是必需的,而且必须先于规则单元 (regular cell)部分。规则单元部分标题内的 element-type 表明了该部分内的单元类型,如 下: element-type description nodes/cell faces/cell 0 mixed 1 triangular 3 3 2 tetrahedral 4 4 3 quadrilateral 4 4 4 hexahedral 8 6 5 pyramid 5 5

wedge 6 5 规则单元部分没有体, 但是它们有一个具有相同格式的标题, 其中 first-index 和 last-index 表明了特定区域的范围,type 表明是流体区域单元(type=1)还是固体区域单元(type=0x11, 或 者十进制 17),或者悬挂节点母体(parent)(type = 0x20, or 32 decimal),element-type 表明区 域内单元的类型。 类型为零表明无效区域, FLUENT 会略过它。 如果一个区域是混合类型(element-type=0), 它将有一个体列在每一单元元素类型中。例如: (12 (9 1 3d 0 0)( 111331131 . . . )) 表明在区域 9 中,有 3d (十六进制) = 61 个单元,这一区域中前三个是三角形,下两个 是四边形……。 当文件只包含表面网格时,TGrid 不需要单元部分。 表面(Faces) Index: 13 Scheme symbol: xf-face C macro: XF_FACE Codes: FLUENT, TGrid Status: required 表面部分包含一个标题,和单元的格式相同(只是 index 为 13) 。 (13 (zone-id first-index last-index type element-type)) 区域 ID 为零表明声明部分没有体,并且 element-type 表明了那个区域的表面类型。 规则表面部分的题包含了网格的连通性,每一行显示如下: n0 n1 n2 cr cl 其中 n*是表面节点或者顶点的定义,c*是邻近单元。这是一个三角形表面单元格式的例子, 节点的准确数目依赖于 element 类型。单元 index 的顺序是很重要的,第一个单元 cr 是表面 右边的单元,cl 是表面左边的单元,。旋向(Handedness)由右手定则确定:如果你根据节 点的顺序弯曲右手,你的拇指将会指向表面的右边。如果没有临近单元 cr 或者 cl 是零。 (所 有的单元,表面和节点都具有正的 index) 。对于仅包含边界网格的文件,cr 和 cl 都是零。 , 如果是二维网格 n2 被省略。 如果表面区域是混合类型(element-type = 0),本部分的体会包含表面类型,如下: type v0 v1 v2 c0 c1 其中 type 是表面类型,如下表所定义: element-type face type nodes/face 0 mixed 2 linear 2 3 triangular 3 4 quadrilateral 4

6

下面是当前有效的边界条件类型 bc name bc id interior 2 wall 3 pressure-inlet, inlet-vent, intake-fan 4 pressure-outlet, exhaust-fan, outlet-vent 5 symmetry7 periodic-shadow 8 pressure-far-field 9 velocity-inlet 10 periodic 12 fan, porous-jump, radiator 14 mass-flow-inlet 20 interface 24 parent (hanging node) 31 outflow 36 axis 37 对于非一致网格界面, 非一致网格交界处的表面被放进独立的表面区域。 在交界处的类型加 1000,比方说:1003 就是一个壁面区域。 表面树(Face Tree) Index: 59 Scheme symbol: xf-face-tree C macro: XF_FACE_TREE Codes: FLUENT Status: only for grids with hanging-node adaption 这一部分表明了包含悬挂节点的网格的表面层次。本部分的格式如下: (59 (face-id0 face-id1 parent-zone-id child-zone-id) ( number-of-kids kid-id-0 kid-id-1 ... kid-id-n . . . )) 其中 face-id0 是本部分第一个父表面的 index,face-id1 是本部分最后一个父表面的 index, parent-zone-id 包含父表面的区域的 ID, child-zone-id 包含子表面的区域的 ID, number-of-kids 父表面的所有子表面的数量,kid-id-n 是子表面的 ID。这些是十六进制格式。 本节所包含的文件无法用 TGrid 读入 单元树(Cell Tree)

Index: 58 Scheme symbol: xf-cell-tree C macro: XF_CELL_TREE Codes: FLUENT Status: only for grids with hanging-node adaption 这一部分表明了包含悬挂节点的网格的单元层次。本部分的格式如下: (58 (cell-id0 cell-id1 parent-zone-id child-zone-id) ( number-of-kids kid-id-0 kid-id-1 ... kid-id-n .)) 其中 cell-id0 是本部分第一个父单元的 index,cell-id1 是本部分最后一个父单元的 index, parent-zone-id 包含父单元的区域的 ID, child-zone-id 包含子单元的区域的 ID, number-of-kids 父单元的所有子单元的数量,kid-id-n 是子单元的 ID。这些是十六进制格式。 本节所包含的文件无法用 TGrid 读入 界面表面的父子关系“Interface Face Parents” Index: 61 Scheme symbol: xf-face-parents C macro: XF_FACE_PARENTS Codes: FLUENT Status: only for grids with nonconformal interfaces 本部分表明了交界表面和原始界面之间的关系。交界表面(子)产生于两个相互交界的非一 致表面(父) ,它是原始表面的一部分。每一个“子”至少有一个“父” 本部分的格式如下: (61 (face-id0 face-id1) ( parent-id-0 parent-id-1 )) 其中 face-id0 是本部分第一个子表面的 index,face-id1 是本部分最后一个子表面的 index, parent-id-0 右边父表面的 index,parent-id-1 是左边父表面的 index。这些是十六进制格式。 如果你将非一致网格从解算起读入到 TGrid,TGrid 会略过这一部分,所以它不会包含任何 保留非一致界面的信息。当你将网格重新读入的解算器时,你需要重新创建界面。 例子:

Figure 1 先是一个简单的不包含周期性和悬挂节点的四边形网格 下面是对该网格的描述 (0 "Grid:") (0 "Dimensions:") (2 2) (12 (0 1 3 0)) (13 (0 1 a 0)) (10 (0 1 8 0 2)) (12 (7 1 3 1 3)) (13 (2 1 2 2 2)( 1212 3 4 2 3)) (13 (3 3 5 3 2)( 5110 1320 3 6 3 0)) (13 (4 6 8 3 2)( 7430 4220 2 8 1 0)) (13 (5 9 9 a 2)( 8 5 1 0)) (13 (6 a a 24 2)( 6 7 3 0)) (10 (1 1 8 1 2) (

1.00000000e+00 0.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00 2.00000000e+00 0.00000000e+00 2.00000000e+00 1.00000000e+00 0.00000000e+00 0.00000000e+00 3.00000000e+00 0.00000000e+00 3.00000000e+00 1.00000000e+00 0.00000000e+00 1.00000000e+00)) Figure 2 显示了具有周期性条件的简单的四边形网格,但是没有悬挂节点。在本例中,bf9 和 bf10 是周期性区域的表面。

Figure 2: 具有周期性边界的四边形网格 下面是对该网格的描述: (0 "Dimensions:") (2 2) (0 "Grid:") (12 (0 1 3 0)) (13 (0 1 a 0)) (10 (0 1 8 0 2)) (12 (7 1 3 1 3)) (13 (2 1 2 2 2)( 1212 3 4 2 3)) (13 (3 3 5 3 2)( 5110 1320 3 6 3 0)) (13 (4 6 8 3 2)( 7430 4220

2 8 1 0)) (13 (5 9 9 c 2)( 8 5 1 0)) (13 (1 a a 8 2)( 6 7 3 0)) (18 (1 1 5 1)( 9 a)) (10 (1 1 8 1 2)( 1.00000000e+00 0.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00 2.00000000e+00 0.00000000e+00 2.00000000e+00 0.00000000e+00 3.00000000e+00 3.00000000e+00 0.00000000e+00 1.00000000e+00 0.00000000e+00 0.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00)) Figure 3 显示了具有悬挂节点的简单的四边形网格。

Figure 3: 具有悬挂节点的四边形网格 下面描述了这个网格 (0 "Grid:") (0 "Dimensions:") (2 2) (12 (0 1 7 0)) (13 (0 1 16 0)) (10 (0 1 d 0 2)) (12 (7 1 6 1 3)) (12 (1 7 7 20 3))

(58 (7 7 1 7)( 4 6 5 4 3)) (13 (2 1 7 2 2)( 1263 1334 1445 1556 6712 5826 9 5 2 5)) (13 (3 8 b 3 2)( a610 6920 4b40 9 4 5 0)) (13 (4 c f 3 2)( 2860 c230 8720 7 d 1 0)) (13 (5 10 10 a 2)( d a 1 0)) (13 (6 11 12 24 2)( 3c30 b 3 4 0)) (13 (b 13 13 1f 2)( c 8 7 0)) (13 (a 14 14 1f 2)( b c 7 0)) (13 (9 15 15 1f 2)( 9 b 7 0)) (13 (8 16 16 1f 2)( 9 8 2 7)) (59 (13 13 b 4)(

2 d c)) (59 (14 14 a 6)( 2 12 11)) (59 (15 15 9 3)( 2 b a)) (59 (16 16 8 2)( 2 7 6)) (10 (1 1 d 1 2) ( 2.50000000e+00 2.50000000e+00 3.00000000e+00 2.50000000e+00 2.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00 2.00000000e+00 2.00000000e+00 0.00000000e+00 3.00000000e+00 3.00000000e+00 0.00000000e+00

5.00000000e-01 1.00000000e+00 5.00000000e-01 0.00000000e+00 5.00000000e-01 0.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00 0.00000000e+00 0.00000000e+00 0.00000000e+00 1.00000000e+00 1.00000000e+00))

其它(非网格)Case 部分 下面的部分保存了边界条件、材料属性和解算器控制的设定 区域 Index: 39 Scheme symbol: xf-rp-tv C macro: XF_RP_TV Codes: FLUENT Status: optional 参考网格的每一个区域具有典型的一区域部分。虽然有些网格区域可能没有相应的区域部 分,但是每一个区域不可以有多于一个的区域部分。 区域部分有如下格式 (39 (zone-id zone-type zone-name)( (condition1 . value1) (condition2 . value2)

(condition3 . value3) .)) 网格生成和其它的前处理器只需要提供标题并保留一列空的条件,如: (39 (zone-id zone-type zone-name)()) 最后的空括号是必需的。解算器会在适当的时候参照区域的类型加入条件。 在这里 zone-id 是十进制格式。这和网格部分的十六进制是有区别的。 区域类型是下面的一种: axis; exhaust fan; fan; fluid; inlet vent; intake fan; interface; interior; mass-flow-inlet; outlet vent; outflow; periodic; porous-jump; pressure-far-field; pressure-inlet; pressure-outlet;radiator;shadow;solid;symmetry;velocity-inlet;wall。 类型 interior, fan, porous-jump, 以及 radiator 只能被分配给流域内的表面区域。Interior 类型 用于单元区域的表面,其它的类型用于组成流域内无限薄界面的表面。FLUENT 允许 wall 类型既可分配给在流域内部的表面区域也可分配给流域边界的表面区域。 有些区域类型只对 特定的网格部分的类型有效。例如:cell (element)区域只能分配给下面的类型: fluid solid 上面所列的其它类型只能用于边界(表面)区域。 区域名字是用户为区域指定的标志。 它必须是有效的 Scheme 符号, 而且在书写时不带引号。 有效区域名字(Scheme symbol)的规则如下: z 第一个字符必须是小写字母或者特定的初始字符 z 每一个后面的字符必须是小写字母,特定的初始字符,数字或者特定的跟随字符 其中特定的初始字符包括:! %&* / : < = > ? _ ^ 特定的跟随字符包括: . + 如:inlet-port/cold!, eggs/easy,和 e=m*c^2 都是有效的区域名字。 下面是网格生成器或者前处理器生成的区域部分的例子: (39 (1 fluid fuel)()) (39 (8 pressure-inlet pressure-inlet-8)()) (39 (2 wall wing-skin)()) (39 (3 symmetry mid-plane)()) 划分 Index: 40 Scheme symbol: xf-partition C macro: XF_PARTITION Codes: FLUENT Status: only for partitioned grids 这一部分表明了每一单元的划分,格式如下: (40 (zone-id first-index last-index partition-count)(

p1 p2 p3 . pn )) 其中,p1 是 ID 为 first-index 的单元的划分,p2 是 ID 为 first-index+1 的单元的划分,pn 是 ID 为 lastt-index 也就是最后一个单元的划分。划分 ID 必须在 0 和 partition-count-1 之间,其 中 partition-count 是总划分数。 数据部分 下面部分保存了迭代、残数以及数据场的值。 网格尺寸 Index: 33 Scheme symbol: xf-grid-size C macro: XF_GRID_SIZE Codes: FLUENT Status: optional 这一部分表明了网格中的单元数、表面数和节点数,它们和文件中的数据相对应。这一信息 用于检查数据和网格的匹配。格式为: (33 (n-elements n-faces n-nodes)) 其中整数是十进制的 数据场(Data Field) Index: 300 Scheme symbol: xf-rf-seg-data C macro: XF_RF_SEG_DATA Codes: FLUENT Status: required 本部分列出了单元或者表面区域的流场解变量的值。数据存储的顺序和 case 文件的表面或 单元的顺序一样。变量存储的每一个表面或单元区域被分成独立的部分写出,格式为: (300 (sub-section-id zone-id size n-time-levels n-phases first-id last-id) ( data for cell or face with id = first-id data-for-cell-or-face with id = first-id+1 .. data-for-cell-or-face with id = last-id

)) 其中,sub-section-id 是识别变量场的十进制整数(如:1 为压力,2 为速度) 。这些的完全列 表可以在 Fluent Inc 的标题文件(xfile.h)中获得。 Zone-id 是单元或者表面区域的 ID 数, 并与 case 文件中的 ID 匹配。Size 表示矢量变量的长度(1 为标量,2 或 3 为矢量,与为每一组分 定义的变量数相等)。N-time-levels 和 n-phases 目前还没有使用。 下面是一个简单的数据文件部分的例子,它描述了定常、单相、二维问题单元区域的的速度 场。 (300 (2 16 2 0 0 17 100) (8.08462024e-01 8.11823010e-02 8.78750622e-01 3.15509699e-02 1.06139672e+00 -3.74040119e-02 ... 1.33301604e+00 -5.04243895e-02 6.21703446e-01 -2.46118382e-02 4.41687912e-01 -1.27046436e-01 1.03528820e-01 -1.01711005e-01 )) 数据文件中列出的变量依赖于文件写入时所用的模型。 当数据文件读入时, 依赖于当前模型 设定的解算器所需要的变量如果从数据文件中丢失了, 那么它们将会被设定为默认值。 数据 文件中所描述的任何额外的变量如果与当前模型无关,那么都会被忽略。 残数 Index: 301 Scheme symbol: xf-residuals C macro: XF_RF_SEG_RESIDUAL Codes: FLUENT Status: optional 本部分列出了每一迭代步中特定数据场变量的残数值。 (301 (n residual-subsection-id size)( r1 r2 . . . rn )) 其中,n 残数的数目,size 变量矢量的长度(1 为标量,2 或 3 为矢量,与为每一组分定义的 变量数相等) 。Residual-subsection-id 是十进制整数,根据头文件 xfile.h 定义的 C 常数,它 表明了保存在该部分的残数的方程。这个头文件可以在 Fluent Inc 得到。

数据文件中列出的残数的方程依赖于文件写入时所用的模型。 如果当前使用方程的残数的历 史记录丢失了,它就会被初始化为零。

Fluent 单位系统 赵玉新(国防科技大学) 注意:本文只用于学习交流,如涉及版权问题请与作者联系 单位系统 本章介绍了 FLUENT 的单位系统及其控制方法。FLUENT 允许我们在任何单位系统下 工作,即使是不相容的系统也可以。因此,举例来说,你既可以在英制单位下以瓦特作为热 计算的单位又可以在长度定义上使用国际标准单位。FLUENT 解决该问题的办法就是在其 他单位和国际标准单位之间设定转换因子,其实 FLUENT 解算器内部所使用的单位就只有 国际标准单位, 内部存储和计算全部是国际标准单位, 只是输入和输出的时候中加了一个转 换因子。 单位是可以在问题解决过程中转换的, 转换的时间可以是在问题设定的时候也可以在完 成计算的时候。如果以前输入一些国际单位的参数,后来转为输入其它单位,那么所有先前 的输入和设定都会转换为新的单位系统。 如果你的计算仿真是在国际单位下, 而报告想在其 它单位下做,你可以转换单位体统,FLUENT 会自动帮你将问题的所有数据转换为新的单 位系统。需要强调的是 FLUENT 内部使用的是国际单位,所以单位的转换仅仅是将内部的 数值转换到你所需的界面。 限制单位 需要注意 FLUENT 输入的单位和剩下问题单位的设定是不同的。必须在如下的定义中 使用国际单位而不管你所使用的单位系统 z 边界特征 z 源项(参阅质量、动量、能量和其他源项的定义) z 自定义流场函数 z 外部创建 XY 图形文件的数据 z 自定义函数 在定义材料属性时, 所采用的是指定温度相关多项式或者分段多项式函数, 请记住函数 中的温度总是 Kelvin 或者 Rankine 单位。如果你使用的是 Celsius 或 Kelvin 作为你的温度单 位,那么多项式的系数必须是 Kelvin;如果你使用 Fahrenheit 或者 Rankine 作为你的温度单 位,你必须使用 Rankine 作为输入单位。关于温度相关的材料属性请参阅“用温度相关函数 定义属性”一节。 网格文件的单位 一些网格文件允许我们对网格尺度定义一组单位。然而,当你将网格读入 FLUENT 的 时候,它总是将长度单位假定为米,如果不是这样你就需要标度网格,具体内容请参阅“标 度网格一节” 确定 FLUENT 中的单位系统 FLUENT 提供 British, SI, CGS, "default."单位系统。这些单位系统之间可以相互转换, 转换方法是在设定单位面板中的 Set All To 选项中确定所要单位。菜单 Define/Units...

Figure 1:单位设定面板 英制单位点击 british 按钮;国际单位点击 si 按钮;CGS (centimeter-gram-second)单位点 击 cgs 按钮;回到默认单位,点击 default 按钮。默认单位和国际单位相似,但角度单位是 度而不是弧度。 点击某一按钮之后单位系统马上就转换了, 如果不想定义任何单位关闭面板 就可以了。改变单位后,所有后来输入的单位都参照新的单位系统。 自定义单位系统 如果你想自己定义一个与上面所述四钟单位都不同的单位, 你可以用单位设定面板选择 可选单位或者指定自己的单位名称及相关转换因子。 列出当前单位 在定义一个或多个数量的单位之前, 你可能想要列出当前单位, 那么你只需要点击单位 设定面板上的 List 按钮,FLUENT 就会在文本窗口中列出当前的所有量以及它们的单位、 转换因子和偏移量。 改变某一量的单位 FLUENT 允许改变个别变量的单位。当你使用某一设定单位,但是想改变某一量或者 少数几个量的单位时这一功能是很有用的。 比方说你想要使用国际标准单位, 但是图形的尺 寸是英寸。 你就可以选择国际标准单位然后将长度单位从米转换到英寸。 具体转换步骤如下: 1.在数量列表中选定某一数量(它们是按照字母排序的) 2.选择新的单位 像上面的例子,你在数量列表中选择长度,然后选择所需单位。转换因子马上更新为 0.0254 meters/inch。如果新的单位有非零偏移量,偏移量也会随之更新。例如你使用国际单 位作为温度的单位,但是现在用华氏温度取代开尔文温度,转换因子将会变成 1,偏移量将 会变成 273.15。选定数量和新单位后,单位的改变就已经完成了,不需要再做其它的工作。 定义新的单位 对某一数量定义新的单位步骤如下: 1.在单位设定面板选定需要修改单位的量 2.点击 New...按钮,出现下图

Figure 1:单位定义按钮 3.输入新单位的名字,转换因子以及偏移量 4.点击 OK 之后,新单位就出现在单位设定面板了 比如:你想要使用小时作为时间单位,你只需在数量列表中选择时间然后点击按钮,出 现单位定义面板,输入转换因子 3600,点击 OK 即可。 在定义新单位时, 转换因子都是相对国际单位的如果你想定义速度单位为 feet/min 你就可以 按照下式计算转换因子: x 义了。

ft 0.3048m min m × × = y ,至此你也就知道转换因子的含 min ft 60s s

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 Airfoil

Figure 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。网格的选择 依赖于具体的问题,在选择网格的时候,你应该考虑下列问题: z 初始化的时间 z 计算花费 z 数值耗散 后面将会详细讨论各种类型网格的特点。 初始化的时间 很多实际问题是具有复杂几何外形的, 对于这些问题采用结构网格或块结构网格可能要 花费大量的时间, 甚至根本无法得到结构网格。 复杂几何外形初始化时间的限制刺激了人们 在非结构网格中使用三角形网格和四面体网格。然而,如果你的几何外形并不复杂的话,两 种方法所耗费的时间没有明显差别 如果你已经有了结构网格代码如 FLUENT 4 生成的网格,那么在 FLUENT 中使用该网 格会比重新生成网格节约大量的时间。这一特点也刺激了人们在 FLUENT 仿真中使用四边 形网格和六面体网格。注意:FLUENT 有一个格式转换器允许你从其它程序中读入结构网 格。

计算花费 当几何外形太复杂或者流动的长度尺度太大时, 三角形网格和四面体网格所生成的单元 会比等量的包含四边形网格和六面体网格的单元少得多。 这是因为三角形网格和四面体网格 允许单元聚集在流域的所选区域, 而四边形网格和六面体网格会在不需要加密的地方产生单 元。 非结构的四边形网格和六面体网格为对于一般复杂外形提供了许多三角形和四面体网格 的优点。 四边形和六边形单元的一个特点就是它们在某些情况下可以允许比三角形/四面体单元 更大的比率。三角形/四面体单元的大比率总会影响单元的歪斜。因此,如果你有相对简单 的几何外形,而且流动和几何外形很符合,比如长管,你就可以使用大比率的四边形和六边 形单元。这种网格可能会比三角形/四面体网格少很多单元。 数值耗散 多维条件下主要的误差来源就是数值耗散又被称为虚假耗散 (之所以被称为虚假的, 是 因为耗散并不是真实现象,而是它和真实耗散系数影响流动的方式很类似) 。 关于数值耗散有如下几点: z 当真实耗散很小时,即对流占主导地位时,数值耗散是显而易见的。 z 所有的解决流体问题的数值格式都会有数值耗散,这是因为数值耗散来源于截断误差, 截断误差是描述流体流动的离散方程导致的。 z FLUENT 中所用的二阶离散格式可以帮助减少解的数值耗散的影响。 z 数值耗散量的大小与网格的分辨率成反比。 因此解决数值耗散问题的一个方法就是精化 网格。 z 当流动和网格成一条直线时数值耗散最小(所以我们才要使用结构网格来计算啊) 最后一点和网格选择最有关系。很明显,使用三角形/四面体网格流动永远不会和网格 成一条直线, 而如果几何外形不是很复杂时, 四边形网格和六面体网格可能就会实现流动和 网格成一条线。只有在简单的流动,如长管流动中,你才可以使用四边形和六面体网格来减 少数值耗散,而且在这种情况下使用四边形和流面体网格有很多优点,因为与三角形/四面 体网格相比你可以用更少的单元得到更好的解。 网格所需条件和所要考虑的问题 本节讨论了特殊几何图形和网格的必要条件以及网格质量的一般评价方法。. 几何图形和网格的必要条件 在计划解决你的问题的开始,应该注意下面的几何图形设定以及网格结构的必要条件。 对于轴对称图形来说,必须定义笛卡尔坐标系的 x 轴为旋转轴 (Figure 1).

z

Figure 1:轴对称图形必须以 x 轴为中线 z 周期性边界条件要具有周期性网格,虽然 GAMBIT 和 TGrid 能够产生真正的周期性边 界, 但是 GeoMesh 和大多数 CAD 软件包是无法产生周期性边界条件的。 如果下面的条 件需要满足的话,TGrid 提供了 GeoMesh 和大多数 CAD 软件产生的三角形表面网格生 成周期性边界的功能。 1. 周期及其内部在它们的边界曲线上有相同的节点分布。 2. 周期及其内部的节点与常数平动因子和转动因子有关。 详情请见 GAMBIT 和 TGrid 的帮助文件。 如果你用 GeoMesh 和大多数 CAD 软件产生四边形网格和六面体网格, 你必须保证在周 期性区域内的网格是相同的。然后便可以在 FLUENT 中使用 make-periodic 命令建立周期性 边界。详细内容请参阅“创建周期性区域”一节。(你能够在解算器中对三角形或四面体网 格创建周期性边界条件而不用上面所述的 TGrid 来创建) 网格质量 网格质量对计算精度和稳定性有很大的影响。网格质量包括:节点分布,光滑性,以及 歪斜的角度(skewness) 。 节点密度和聚集度 连续性区域被离散化使得流动的特征解 (剪切层, 分离区域, 激波, 边界层和混合区域) 与网格上节点的密度和分布直接相关。 在很多情况下, 关键区域的弱解反倒戏剧化的成了流 动的主要特征。比如:由逆压梯度造成的分离流强烈的依靠边界层上游分离点的解。 边界层解(即网格近壁面间距)在计算壁面剪切应力和热传导系数的精度时有重要意义。这 一结论在层流流动中尤其准确,网格接近壁面需要满足:

yp
其中

u∞ ≤1 vx

y p =从临近单元中心到壁面的距离; u∞ =自由流速度 ; v = 流体的动力学粘性系数 ; X =
从边界层起始点开始沿壁面的距离。上面的方程基于零攻角层流流动的 Blasius 解[139]。 网格的分辨率对于湍流也十分重要。 由于平均流动和湍流的强烈作用, 湍流的数值计算

结果往往比层流更容易受到网格的影响。 在近壁面区域, 不同的近壁面模型需要不同的网格 分辨率。 一般说来, 无流动通道应该用少于 5 个单元来描述。 大多数情况需要更多的单元来完全 解决。 大梯度区域如剪切层或者混合区域, 网格必须被精细化以保证相邻单元的变量变化足 够小。不幸的是要提前确定流动特征的位置是很困难的。而且在复杂三维流动中,网格是要 受到 CPU 时间和计算机资源的限制的。在解运行时和后处理时,网格精度提高,CPU 和内 存的需求量也会随之增加。自适应网格技术可用于在流场的发展基础上提高和/或减少网格 密度,并因此而提供了网格使用更为经济的方法。 光滑性 临近单元体积的快速变化会导致大的截断误差。 截断误差是指控制方程偏导数和离散估 计之间的差值。FLUENT 可以改变单元体积或者网格体积梯度来精化网格从而提高网格的 光滑性 单元的形状 单元的形状(包括单元的歪斜和比率)明显的影响了数值解的精度。单元的歪斜可以定 义为该单元和具有同等体积的等边单元外形之间的差别。 单元的歪斜太大会降低解的精度和 稳定性。比方说:四边形网格最好的单元就是顶角为 90 度,三角形网格最好的单元就是顶 角为 60 度。比率是表征单元拉伸的度量。正如在计算花费一节所讨论的,对于各向异性流 动, 过渡的比率可以用较少的单元产生较为精确的结果。 但是一般说来应该尽量避免比率大 于 5:1。 流动流场相关性 分辨率、光滑性、单元外形对于解的精度和稳定性的影响强烈的依赖于所模拟的流场。 例如: 在流动开始的区域可以忍受过渡歪斜的网格, 但是在具有大流动梯度的区域这一特点 可能会使得整个计算无功而返。 因为大梯度区域是无法预先知道的, 所以我们只能尽量的使 整个流域具有高质量的网格。 网格的读入。 FLUENT 能够处理大量的具有不同结构的网格拓扑结构。因此我们有很多产生网格的 工具, 比如: GAMBIT, TGrid, GeoMesh, preBFC, ICEMCFD, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN,ARIES,ANSYS,以及其它的前处理器,或者使用 FLUENT/UNS,RAMPANT, 以及 FLUENT 4 case 文件中包含的网格, 你也可以准备多个网格文件, 然后把它们结合在一 起创建一个网格。 GAMBIT 网格文件 你可以使用 GAMBIT 创建二维和三维结构/非结构/混合网格。 详细内容请参阅 GAMBIT 建模向导,并将你的网格输出为 FLUENT 5 格式。所有的这样的网格都可以直接读入到 FLUENT,菜单:File/Read/Case... GeoMesh 网格文件 你可以使用 GeoMesh 创建二维四边形网格或三角形网格以及三维六面体网格和三维四 面体网格的三角网格面。具体请参阅 GeoMesh 用户向导。要完成三维四面体网格的创建你 必须把表面网格读入到 TGrid 然后产生体网格。 其它的网格都可以直接读入到 FLUENT: 菜 单 File/Read/Case...。 TGrid 网格文件

你可以用 TGrid 从边界或表面网格产生二维或三维非结构三角形/四面体网格。具体方 法请参阅 TGrid 用户向导。在 FLUENT 中你可以点击 File/Write/Mesh...菜单保存网格。读入 网格请点击 File/Read/Case...菜单,具体内容参阅读入网格文件一节。 preBFC 网格文件 你可以用 preBFC 产生两种 FLUENT 所使用的不同类型的网格:结构四边形/六面体网 格和非结构三角形/四面体网格。下面详细介绍一下。 结构网格文件 要产生二维或者三维结构网格请参阅 preBFC 用户向导的第六章和第七章。产生的网格 将包括四边形网格(二维)六面体网格(三维)单元。请记住要指定不多于 70 个壁面单元 和不多于 35 个入口单元。读入网格请点击菜单:File/Import/preBFC Structured Mesh...。要 手动将 preBFC 格式的网个文件转换到 FLUENT 格式,请输入以下命令: tfilter fl42seg inputflile outputfile。这样输出文件就可以点击菜单 File/Read/Case...读入到 FLUENT 中了 非结构三角形网格和四面体网格文件 产 生 二 维 非 结 构 网 格 请 参 阅 preBFC 用 户 向 导 的 第 八 章 。 并 且 你 可 以 用 MESH-RAMPANT/TGRID 命令将网个文件保存为 RAMPANT 格式,因为目前的 FLUENT 格 式 和 RAMPANT 格 式 相 同 。 所 产 生 的 网 格 会 包 含 三 角 元 。 要 读 入 网 格 点 击 菜 单 File/Read/Case...。要产生三维非结构网格请参阅 preBFC 用户向导的第八章有关表面网格生 成的内容。然后你可以将表面网格读入到 TGrid,在 TGRID 中完成网格的生成。更多信息 请参阅 TGrid 网格文件一节。 ICEMCFD 网格文件 ICEMCFD 可以创建 FLUENT 4 的结构网格和 RAMPANT 格式的非结构网格。读入三 角形和四面体 ICEMCFD 体网格,你需要光滑和交换网格以提高该网格的质量。 第三方 CAD 软件包产生的网格文件 FLUENT 可以使用 fe2ram 格式转换器从其它的 CAD 软件包读入网格,如:I-DEAS, NASTRAN, PATRAN, 以及 ANSYS。 I-DEAS Universal 文件 对于该种文件,我们有三种转换方法来使 FLUENT 读入 I-deas 文件。 1. 你可以使用一个包含三角形、四边形、四面体、楔形或者六面体单元的 I-DEAS 生成的 表面或体网格文件。用适当的命令并且遵守 TGrid 用户向导附录 B 所属的规则可以将 它们读入到 TGrid 中,然后在 TGrid 中完成网格的生成(必要的话) 。 2. 你可以用线性的三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 I-DEAS 体网格。 然后直接用菜单 File/Import/IDEAS Universal...将网格读入 FLUENT 中。 3. 你可以用线性的三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 I-DEAS 体网格, 然后用格式转换器 fe2ram 将 Universal 文件转换为 FLUENT 格式。 具体转换方法会在相 关章节介绍,请参阅相关目录查找。转换之后的文件可以点击菜单 File/Read/Case...读 入网格。 FLUENT 网格可以识别如下 Universal 文件的数据表: 节点坐标数据表数 15, 781, 2411。 单元数据表数 780 或者 2412 参数组数据表数 752, 2417, 2429 对于二维体网格,单元必须存在于坐标为常数的 z 平面。 注意:网格面积/体积不能被识别。这意味着将多重网格面积/体积写进一个 Universal 文件会使 FLUENT 弄混。 在 I-DEAS 节点是用 Group 组织来创建边界表面区域。在 FLUENT 中,边界条件被应 用到每一个区域。 在同一组中包含节点的表面被集合到单一区域。 因此不要将内部节点和边

界节点放到同一组是很重要的。 在曲线上或网格面上自动生成组是一个技巧,这样,在 FLUENT 中每一个曲线或网格 区域都将在不同区域。 你也可以手动创建组, 生成的组是由所有和给定的二维曲线或三维网 格面相关的节点组成。 用 GROUPE 命令可以将 I-DEAS 中的元素组成一组来创建多重单元区域。在 FLUENT 中所有的元素组被组织到一起放到同一个单元中。如果元素未被组织,FLUENT 会将所有 的单元放到同一区域。 创建网格时,I-DEAS 可能会在创建单元时产生两层或者重合节点。这些节点必须在读 入 FLUENT 之前在 I-DEAS 中去掉 NASTRAN 文件 有三种方法将 NASTRAN 文件读入 FLUENT: 1. 你可以使用一个包含三角形、四边形、四面体、楔形或者六面体单元的 NASTRAN 生 成的表面或体网格文件。用适当的命令并且遵守 TGrid 用户向导附录 B 所属的规则可 以将它们读入到 TGrid 中,然后在 TGrid 中完成网格的生成(必要的话) 。 2. 你可以用线性三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 NASTRAN 体网格。 然后直接用菜单 File/Import/NASTRAN..将网格读入 FLUENT 中。 3. 你可以用线性的三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 NASTRAN 体网 格,然后用格式转换器 fe2ram 将 NASTRAN 文件转换为 FLUENT 格式。具体转换方法 会在相关章节介绍,请参阅相关目录查找。转换之后的文件可以点击菜单 File/Read/Case...读入网格。 用上述第二种或第三种方法读入三角形或四面体 NASTRAN 体网格时,你需要光滑和 交换网格以提高该网格的质量。 FLUENT 可以识别下面的 NASTRAN 文件数据表: GRID 单精度节点坐标 GRID* 双精度节点坐标 CBAR 线元 CTETRA, CTRIA3 四面体和三角元 CHEXA, CQUAD4, CPENTA 六面体,四边形和楔形元 对于二维体网格,单元必须是在坐标为常数的 z 平面。创建网格时,可能会在创建单元 时产生两层或者重合节点。这些节点必须在读入 FLUENT 之前在 NASTRAN 中去掉。 PATRAN Neutral 文件 该文件输入到 FLUENT 中有三种方法。 1. 你可以使用一个包含三角形、四边形、四面体、楔形或者六面体单元的 PATRAN 生成 的表面或体网格文件。用适当的命令并且遵守 TGrid 用户向导附录 B 所属的规则可以 将它们读入到 TGrid 中,然后在 TGrid 中完成网格的生成(必要的话) 。 2. 你可以用线性三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 PATRAN 体网格。 然后直接用菜单 File/Import/ PATRAN...将网格读入 FLUENT 中。 3. 你可以用线性的三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 PATRAN 体网格, 然后用格式转换器 fe2ram 将 PATRAN 文件转换为 FLUENT 格式。 具体转换方法会在相 关章节介绍,请参阅相关目录查找。转换之后的文件可以点击菜单 File/Read/Case...读 入网格。 用上述第二种或第三种方法读入三角形或四面体 PATRAN 体网格时,你需要光滑和交 换网格以提高该网格的质量。 FLUENT 可以识别下面的 PATRAN 文件数据表: 节点数据 Packet Type 01

单元数据 Packet Type 02 名字组成 Packet Type 21 对于二维体网格, 单元必须是在坐标为常数的 z 平面。 在 PATRAN 中, 单元是用 Named Component 命令组成一组来创建多重单元区域。在 FLUENT 中,所有组在一起的元素都被 放在一个单元区域。如果元素没有被分组,FLUENT 会自动把所有的单元放进一个区域。 ANSYS Prep7 文件 该文件输入到 FLUENT 中有三种方法。 1. 你可以使用一个包含三角形、 四边形、 四面体、 楔形或者六面体单元的 ANSYS 或 ARIES PATRAN 生成的表面或体网格文件。用适当的命令并且遵守 TGrid 用户向导附录 B 所 属的规则可以将它们读入到 TGrid 中,然后在 TGrid 中完成网格的生成(必要的话) 2. 你可以用线性三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 PATRAN 体网格。 然后直接用菜单 File/Import/ANSYS...将网格读入 FLUENT 中。 3. 你可以用线性的三角形,四边形,四面体,楔形或者六面体单元产生 ANSYS 体网格, 然后用格式转换器 fe2ram 将 ANSYS Prep7 文件转换为 FLUENT 格式。 具体转换方法会 在相关章节介绍, 请参阅相关目录查找。 转换之后的文件可以点击菜单 File/Read/Case... 读入网格。 用上述第二种或第三种方法读入三角形或四面体 PATRAN 体网格时,你需要光滑和交 换网格以提高该网格的质量。 FLUENT 可以识别下面的 Prep7 文件数据表: N 节点数据 EN 带有单元标志的单元数据 NSEL 节点选择 ESEL 单元选择 单元必须是 STIF63 线性内核的单元。除此之外,如果单元数据没有明显的标志,转换 器会在创建区域时假定单元的编号。 使用 fe2ram 转换器转换文件 如果你打算手动转换 CAD 文件然后再读入到 FLUENT,你可以输入下面的命令: tfilter fe2ram [dimension] format [zoning] input-file output-file 其中方括号括起来的是可选内容(输入时不要加方括号) 。维数表示数据表的维数。-d2 表示网格是二维的。如果不输入维数则默认为三维网格。格式表示你要转换文件的格式 -tANSYS 表示 ANSYS 文件,-tIDEAS 表示 I-DEAS 文件,-tNASTRAN 表示 NASTRAN 文 件,-tPATRAN 表示 PATRAN 文件。要检查文件是否是从任何其它的 CAD 软件包转换来的 请输入:tfilter fe2ram -cl –help。Zoning 表示 CAD 软件包有多少个区域被标识。-zID 表示区 域被正确标识,-zNONE 表示忽略所有的区域组。对于被分组的网格区域,zoning 向不需要 输入任何东西,因为这种情况是默认的。input-file 和 output-file 分别为需要转换的文件和转 换后的文件名。 例如, 你要将二维 I-DEAS 体网格文件 sample.unv 转换为 sample.grd 你就需要键入下面 的命令:tfilter fe2ram -d2 -tIDEAS sample.unv sample.grd。 FLUENT/UNS 和 RAMPANT 的 Case 文件 FLUENT/UNS 3 或 4 的 case 文件或者 RAMPANT 2, 3,或 4 的 case 文件中的网格可以通 过菜单 File/Read/Case...读入到 FLUENT

FLUENT 4 Case 文件 如果你有 FLUENT 4 Case 文件,而且想要在 FLUENT 仿真中使用相同的文件你可以点 击菜单 File/Import/FLUENT 4 Case...,这样 FLUENT 4 case 文件的网格信息和区域类型就被 读入了。 注意:FLUENT 4 可能会在预测压力边界条件方面与目前的 FLUENT 版本不同。这个 时候需要检查转换信息看看是否需要修改边界类型。如果要手动转换,可以使用如下命令: tfilter fl42seg input-filename output-filename。转换之后你可以点击菜单 File/Read/Case...将文 件读入到 FLUENT。 FIDAP 7 Neutral 文件 如果你有 FIDAP 7 Neutral 文件,而且想要在 FLUENT 仿真中使用相同的文件你可以点 击菜单 File/Import/FIDAP7..., 这样 FLUENT 4 case 文件的网格信息和区域类型就被读入了。 如 果 要 手 动 转 换 , 可 以 使 用 如 下 命 令 : tfilter fe2ram [dimension] -tFIDAP7 input-file output-file,其中方括号内容是可以选择的-d2 表示二维文件,默认为三维。转换之后你可以 点击菜单 File/Read/Case...将文件读入到 FLUENT。 读入多重网格文件 有些情况下你可能会需要从计算区域读入多重网格文件(子域) 。下面就是一些例子。 z 如果你要解多块网格,你可以用网格生成器分别生成每块网格并分别保存 z 对于复杂形状来说,分块保存网格效率更高一些 注意:在分离网格交界处你不必保证网格节点在同一位置。FLUENT 可以处理非一致 网格边界。读入多重网格的步骤如下: 1. 在网格生成器中生成整个区域的网格,将每个单元区域保存成一个网格文件 2. 如果你所要输入的一个或多个网格是结构网格,你首先要使用转换器 fl42seg 转换为 FLUENT 所能识别的格式。 3. 在启动解算器之前你要用 TGrid 或者 tmerge 转换器将网格合并成一个网格文件。TGrid 方法更为方便,但是 tmerge 转换器允许你在合并之前旋转,标定和/或平移网格。 使用网格的程序如下: 1. 将所有的网格文件读入 TGrid。读入之后 TGrid 会自动合并网格。 2. 保存合并后的网格文件 详细内容请参阅 Tgrid 用户向导相关内容。 使用 tmerge 转换器,请参阅下面的步骤: 1. 输入 tfilter tmerge3d (对三维网格)或者 tfilter tmerge2d (对二维网格). 2. 提示的时候, 指定输入网格的文件名 (分离网格文件) 和保存为完整网格的输出文件名。 对于每一个输入网格,你可以指定标度因子,平抑距离和/或旋转角度。下面的例子是 既没有标度也没有平移和旋转的情况。 user@mymachine:>tfilter tmerge2d Starting /Fluent.Inc/tfilter2.5/ultra/tmerge2d/tfilter.2.0.16 Append 2D grid files. tmerge2D Fluent Inc, Version 2.0.16 Enter name of grid file (ENTER to continue):my1.msh x,y scaling factor, eg. 1 1 :11

x,y translation, eg. 0 1 :00 rotation angle (deg), eg. 45 :0 Enter name of grid file (ENTER to continue):my2.msh x,y scaling factor, eg. 1 1 :11 x,y translation, eg. 0 1 :00 rotation angle (deg), eg. 45 :0 Enter name of grid file (ENTER to continue):<ENTER> Enter name of output file :final.msh Reading... node zone: id 1, ib 1, ie 1677, typ 1 node zone: id 2, ib 1678, ie 2169, typ 2 done. Writing... 492 nodes, id 1, ib 1678, ie 2169, type 2. 1677 nodes, id 2, ib 1, ie 1677, type 1. done. Appending done. 在上面例子中,既没有标度也没有平移和旋转,你就可以简化为下面的步骤: tfilter tmerge2d -cl -p my1.msh my2.msh final.msh 3. 将合并后的网格读入到解算器中。 `对于一致网格,如果你不想要临近单元区域之间的边界,你可以使用 Fuse Face Zones 面板将重叠的边界合并。 匹配面就会被移动到具有内部边界类型的区域。 如果所有的表面所 在的最初的区域被移到新的区域,最初的区域将会作废。 如果你计划是用滑动网格,或者在临近单元之间有非一致边界,你不应该合并重合的区域, 你必须将重合区域的边界类型改为界面 非一致网格 在 FLUENT 中可能会遇到具有非一致边界的区域组成的网格。也就是说,两个字区域 的交界处网格节点位置并不相同。FLUENT 处理这类网格的技巧和滑移网格模型的技巧相 同,虽然这类网格并不滑移。 非一致网格计算 要计算非一致边界的流动,FLUENT 必须首先计算组成边界的界面区域的交叉点。交 叉点产生了一个内部区域,在这个内部区域内,两个界面区域重叠(见 Figure 1)。如果一个 界面区域超出了另一个界面区域(见 Figure 2)。FLUENT 将会在两个区域不重叠的地方创建 一个或两个附加的壁面区域。

Figure 1:完全重合网格界面交叉点

Figure 2: 部分重合网格界面交叉点 主要解决的方法在于,流过网格交接面的计算是使用两个界面区域交叉点的表面结果, 而不是交界面区域表面。在 Figure 3 的例子中,界面区域由面 A-B、B-C、D-E 以 E-F 组成。 这些区域的的交界面产生了面 a-d、 d-b、 b-e 以及 e-c。 产生在两个单元区域的重叠处的面(d-b, b-e, 以及 e-c)被分组形成一个内部区域,剩下的面(a-d)形成壁面区域。要计算通过界面流入 到单元 IV 的话,面 D-E 就被忽略了,而面 d-b 和 b-e 被使用,它们分别将信息从单元 I 和 III 带入到单元 IV 中。

z

z

Figure 3:二维非一致网格界面 非一致网格的所需条件与限制: 如果两个交界面的边界具有相同的几何形状, 网格界面可以是任何外形 (包括三维中的 非平面表面) 。如果网格中有尖锐的特征(比如 90 度的角) ,交界面的两边都应该遵从 这一特征。 如果创建的是非一致边界分隔的区域组成的多重单元区域构成的网格, 你必须保证每一

单元区域在非一致边界有清楚的界面。 相邻单元区域的表面区域将会具有相同的位置和 外形,但是其中一个会符合一个单元区域,另一个会符合另一个单元区域。(注意:此 时也可能为每一个单元区域创建一个独立的网格文件,然后将它们合并。) z 必须定位网格文件以便它在两边都有流体单元。 在流体和固体区域的交界处不能够有非 一致边界。 z 在创建非一致界面之前,所有的周期性区域必须正确定向(平移或旋转) 。 z 对于三维问题,如果界面是周期性的,在相邻界面只能有一对周期性边界 使用非一致 FLUENT/UNS 和 RAMPANT 算例请参阅 FLUENT/UNS 或 RAMPANT 启动 的相关内容。 在 FLUENT 中使用非一致网格 如果你的多重区域网格包括非一致边界,你必须遵循下面的步骤(首先要保证网格在 FLUENT 中可用)以保证 FLUENT 可以在你的网格上获取一个解。 1. 将已经合并后的网格读入 FLUENT。 (如果还没合并请参阅有关网格合并的内容) 。 2. 将 网 格 读 入 之 后 , 将 组 成 非 一 致 边 界 的 承 兑 区 域 的 类 型 改 为 界 面 。 菜 单 为 Define/Boundary Conditions...。 3. 在网格界面面板中定义非一致网格界面(Figure 1),菜单为 Define/Grid Interfaces...。

1. 2. 3. 4. 5.

Figure 1: 网格界面面板 在网格界面区域输入界面的名字。 在界面区域的两个列表中制定组成网格界面的两个界面区域。 注意: 如果你的一个界面 区域比另一个小,你应该把较小的界面指定为界面区域一以提高交界面计算的精度。 对于周期性问题,点击界面类型选框以使其他类型无效。 点击创建按钮来创建新的网格界面 如果两个界面区域没有完全重合, 检查边界的非重叠部分的边界区域类型。 如果边界类 型不对,你可以用边界条件改变它。如果你创建的网格界面不正确,可以选中然后删除 它(此时界面创建所产生的任何边界区域都会被删除)。然后你可以像通常一样处理问题

的设定。 从 FLUENT/UNS 或者 RAMPANT Case 开始 具有非一致界面的 FLUENT/UNS 和 RAMPANT 可以不加任何变化的用于 FLUENT。 然 而你可能会想重新计算网格界面以利用 FLUENT 的优点提高交界面处的计算,此时你就不 能简单的删除原来的网格界面然后重新计算,你必须使用 define/grid-interfaces/recreatetext 命令。选择这个命令之后, FLUENT 会在区域内重新创建所有网格界面,然后就可以像通 常一样处理问题的设定。注意:如果你有非一致算例的 FLUENT/UNS 或者 RAMPANT data 文件你必须在使用创建命令之前将它读入。 检查网格 FLUENT 中的网格检查提供了区域扩展、体积统计、网格拓扑结构和周期性边界的信 息,单一计算的确认以及关于 X 轴的节点位置的确认(对于轴对称算例) 。蔡单为: Grid/Check。注意:我们推荐读入解算器之后检查网格的正确性,以在设定问题之前检查任 何网格错误。 网格检查信息 网格检查信息会出现在控制台窗口。下面是一个例子。 Grid Check Domain Extents: x-coordinate: min (m) = 0.000000e+00, max (m) = 6.400001e+01 y-coordinate: min (m) = -4.538534e+00, max (m) = 6.400000e+01 Volume statistics: minimum volume (m3): 2.782193e-01 maximum volume (m3): 3.926232e+00 total volume (m3): 1.682930e+03 Face area statistics: minimum face area (m2): 8.015718e-01 maximum face area (m2): 4.118252e+00 Checking number of nodes per cell. Checking number of faces per cell. Checking thread pointers. Checking number of cells per face. Checking face cells. Checking face handedness. Checking element type consistency. Checking boundary types: Checking face pairs. Checking periodic boundaries. Checking node count. Checking nosolve cell count. Checking nosolve face count.

Done. 区域范围列出了 X、Y 和 Z 坐标的最大值最小值,单位是米。体积统计包括单元体积 的最大值、最小值以及总体积,单位是立方米。体积为负值表示一个或多个单元有不正确的 连接。通常说来我们可以用 Iso-Value Adaption 确定负体积单元,并在图形窗口中察看它们。 进行下一步之前这些负体积必须消除。 拓扑信息首先是每一单元的面和节点数。 三角形单元应该有三个面和三个节点, 四面体 单元应该有四个面和四个节点, 四边形单元应该有四个面和四个节点, 六面体单元应该有六 个面和八个节点。 下一步,每一区域的旋转方向将会被检测,区域应该包含所有的右手旋向的面。通常有 负体积的网格都是左手旋项。在这些连通性问题没有解决之前是无法获得流动的解的。 最后的拓扑验证是单元类型的相容性。 如果不存在混合单元 (三角形和四边形或者四面体和 六面体混合) , FLUENT 会确定它不需要明了单元类型, 这样做可以消除一些不必要的工作。 对于轴对称算例, 在 x 轴下方的节点数将被列出。 对于轴对称算例来说 x 轴下方是不需 有节点的, 这是因为轴对称单元的体积是通过旋转二维单元体积得到的, 如果 x 轴下方有节 点,就会出现负体积。 对于具有旋转周期性边界的解域,FLUENT 会计算周期角的最大值、最小值、平均值 以及规定值。通常容易犯的错误是没有正确的指定角度。对于平移性周期边界,FLUENT 会检测边界信息以保证边界确实是周期性的。 最后,证实单一计算。FLUENT 会降解算器所建构的节点、面和单元的数量与网格文件的 相应声明相比较。任何不符都会被报告出来。 网格统计报告 网格读入到 FLUENT 中之后有几种方法报告它的信息,你可以报告当前问题的内存使 用信息, 网格的尺寸, 网格分割的统计也可以报告一个区域接一个区域的单元和表面的统计 数据。 网格尺寸 点击菜单 Grid/Info/Size 你可以输出节点数、表面数、单元数以及网格的分区数。网格 的分区是并行处理所需要的功能。 下面是一个输出的结果 Grid Information Level Cells Faces Nodes Partitions 0 48 82 35 1 如果你对于不同区域内有多少节点和表面被分开有兴趣,请点击菜单 Grid/Info/Zones 如果你用的是耦合显式解,将会在每个网格层面的信息。网格层面的信息源于 FAS 多重网 格加速方法所产生的粗糙网格层面。下面是一个输出结果: Grid Information Level Cells Faces Nodes Partitions 0 48 82 35 1 1 18 52 0 1 2 7 37 0 1

3 4 内存使用

3 1

27 20

0 0

1 1

在计算进程中你可能想要知道内存的使用和分配情况,FLUENT 可以报告下面的信息: 节点数、表面数、边缘数以及目标指示器(各种网格和图形效用的指示器)所使用和分配的 内存,阵列内存(表面所使用的高速暂存存储器)数量的分配和使用以及解处理时所用的内 存。菜单: Grid/Info/Memory Usage。 UNIX 和 Windows NT 系统的内存信息是不同的 UNIX 系统: z 处理器静态内存本质上是代码本身的大小 z 处理器动态内存用于存储网格变量和解变量的分配 heap 内存。 z 处理器总内存是静态内存和动态内存之和。 Windows NT 系统 z 处理器物理内存是当前贮存在 RAM 中的 heap 内存 z 处理器虚拟内存是当前与 Windows NT 系统页面交换的 heap 内存 z 处理器总内存是物理内存和虚拟内存之和。 注意: z 内存信息不包括静态(代码)信息 z 在一系列版本的 FLUENT 中,heap 内存值包括解算器(网格和解变量)的存储以及程 序外壳(图形用户界面,和图形内存)的存储,这是因为程序外壳和解算器在同一过程 中。 z 在并行版本中,外壳运行自己的过程,所以 heap 内存值只包括网格和解变量的存储。 在 Windows NT 系统中,你可以在 FLUENT 运行过程中通过任务管理器获取更多的信 息。在一系列版本中内存进程的名字好像是 fl542s.exe。对于并行版本内存进程的名字分别 为:cx332.exe (外壳),fl542.exe (解算器主机)和 fl_smpi542.exe (一个解算器节点)。 网格区域信息 点击菜单 Grid/Info/Zones 你可以在控制台窗口输出每一区域的节点、表面和单元的信 息。网格区域信息包括节点总数,以及对于每一个表面和单元区域来说的表面和单元数、单 元的类型,边界条件类型,区域标志等。下面是一个网格区域信息的例子: Zone sizes: 21280 hexahedral cells, zone 4. 532 quadrilateral velocity-inlet faces, zone 1. 532 quadrilateral pressure-outlet faces, zone 2. 1040 quadrilateral symmetry faces, zone 3. 1040 quadrilateral symmetry faces, zone 7. 61708 quadrilateral interior faces, zone 5. 1120 quadrilateral wall faces, zone 6. 23493 nodes. 划分(Partition)统计

获取划分统计的信息请点击菜单 Grid/Info/Partitions menu item.。 统计包括单元数,表面数,界面数和与每一划分相邻的划分数。注意我们也可以在划分 网格面板点击输出划分按钮生成这个报告。 修改网格 网格被读入之后有几种方法可以修改它。 你可以标度和平移网格, 可以合并和分离区域, 创建或切开周期性边界。除此之外,你可以在区域内记录单元以减少带宽。还可以对网格进 行光滑和交换处理。并行处理时还可以分割网格。 注意:不论你何时修改网格,你都应该保存一个新的 case 文件和数据文件(如果有的 话) 。如果你还想读入旧的 data 文件,也要把旧的 case 保留,因为旧的数据无法在新的 case 中使用。 标度网格 FLUENT 内部存储网格的单位是米——长度的国际单位。网格读入时她回假定网格的 长度单位是米,如果你创建网格是使用的是其它长度单位,你必须将网格的标度改为米。具 体内容可以参阅单位系统一章。 标度也可以用于改变网格的物理尺寸,虽然这不是单位系统设计的初衷,但是,我们的 确可以适当的使用单位系统来改变网格的尺寸, 具体的方法, 相信每一个聪明人都猜得到了 吧。注意:无论你打算以何种方式标度网格,你必须在初始化流场或开始计算之前完成网格 的标度。在你标度网格时,任何数据都会无效。点击菜单 Grid /Scale...,出现下面的面板:

1.

Figure 1:标度网格面板 使用标度网格面板步骤如下: 在下拉列表中,选择适当的在被创建网格中的厘米、毫米、英寸和英尺的缩写来标明单 位。标度因子会自动被设为正确值(比如 0.0254 米/英寸或者 0.3048 米/英尺)如果你

所用的单位不再列表中,你可以手动自己输入标度因子(比如米/码的因子) 。 2. 点击 Scale 按钮。区域范围会被自动更新并以单位米输出正确的范围。如果还是宁愿在 FLUENT 进程中使用最初的单位,你可以标度网格面板改变单位 3. 正如第二步中使用网格标度面板所提到的, 当你不改变单位标度网格, 你只是转换网格 点的最初尺寸, 转换方法就是网格坐标乘以转换因子。 如果你想要在最初的单位下工作 而不将单位改为米, 你可以在设定单位面板中点击改变长度单位按钮。 点击按钮之后区 域范围就会被更新以表明最初单位的范围。这一单位在将来输入的时候将一直使用! 如果你使用了错误的标度因子, 偶然点击了标度按钮两次或者就是想重新标度, 你可以 点击 UnScale 按钮。"Unscaling"用标度因子去除所有的节点坐标。(在创建的网格中选择 m 并且点击 Scale 按钮将不会重新标度网格。) 你也可以使用网格标度面板改变网格的物理尺寸。例如,你的网格是 5 英寸×8 英寸,你可 以设定标度因子为 2 得到 10 英寸×16 英寸的网格。 平移网格 你可以指定节点的笛卡尔坐标的偏移量来平移网格。 如果网格是通过旋转得到的而不是 经过原来的网格得到的,这将对旋转问题很必要。对于轴对称问题,如果网格的设定是由旋 转设定而与 x 轴不一致那么这对旋转问题也很必要。 如果你想将网格移到特定的点处 (如平 板的边缘)来画一个距 x 轴有一定距离的 XY 图。 点击菜单 Grid/Translate 弹出平移网格面板(下图)可以平移网格:

1. 2.

Figure 1: 平移网格面板 使用平移网格面板平移网格步骤如下: 输入偏移量(可以是正负实数) 点击平移按钮,下面的区域范围不可以在这个面板中改变。

合并区域 为了简化解的过程你可能会将区域合并为一个区域。 合并区域包括将具有相似类型的多重区

域合并为一个。将相似的区域合并之后,会使设定边界条件以及后处理会变得简单。 点击菜单 Grid/Merge...弹出合并网格面板如下:

Figure 1: 合并区域面板 什么时候合并区域 FLUENT 允许你将相似类型的区域合并为一个。除非区域的数量已经限制了设置的速 度以及数值分析的后处理,否则区域合并是不必要的。例如:对于大量的区域设定相同的边 界条件会消耗很多时间而且会消除不相容性。 除此之外, 数据的后处理通常包括使用区域生 成表面的过程,大量的区域被转换成大量的表面,每一个表面都需要设定各种类型的选项, 如颜色等值线, 这会消耗大量的时间。 幸好现在我们可以将表面合并从而尽量减小太多区域 造成的负面影响的而高后处理过程的效率。 虽然合并区域很有用但是有些情况下你就是需要保持大量的区域。 这是因为合并区域的 过程是不可逆的,大量的区域使得强制(imposing)边界条件的设定更灵活。虽让大量的区 域会使得表面的选择单调乏味,但是在表现网格和流场解的时候有更多的选择。例如,产生 内部流场解可能很难, 如果外部流域是由几个区域组成, 这些区域的网格的相关子集可以随 着解一起画出来以提供几何外形和解域的相关性。 使用合并区域面板将相同类型的区域合并为一个的步骤如下: 1. 在多重区域列表选择区域类型。 这一列表中包多重区域的所有类型。 当你选择区域类型 之后,相应的区域就会在区域列表中出现。 2. 在区域列表中选择选择两个以上的区域 3. 点击合并按钮,合并所选区域 注意:一定要记住保存新的 case 文件和数据文件(如果数据文件存在) 分割区域 FLUENT 中有几种方法来将单一表面或者单元区域分为多个同一类型的单元。如果你 想将一个区域分为几个更小的区域你就可以使用这个功能。例如:对管道创建网格时,你创 建了一个壁面区域, 而这些壁面区域在不同的位置有不同的温度, 你就需要将这个壁面区域 分为两个以上的小区域。 如果你想用滑动网格模型或多重参考坐标来解决问题, 但是你忘记 了为具有不同滑动速度的流体区域创建不同的区域,你就需要将这个区域分割。 注意:在任何分割处理之后你都应该保存一个新的 case 文件。如果数据文件存在当分 割开始时它们会自动分配到适当的区域,所以你要保存新的数据文件

表面区域有四种分割方法, 单元区域有两种分割方法。 下面先介绍表面区域的分割方法, 然后是单元分割工具的介绍。周期区域的裁剪将在后面介绍。注意:所有的分割方法在你决 定分割之前都可以报告分割的结果。 分割表面区域 对于有尖角的几何区域, 在具有明显角度的基础上我们很容易分割表面区域。 由角度大 于或等于特定角度的具有法向矢量的表面会和小于特定角度的表面分为不同的区域。例如, 你有一个由立方体组成的网格, 立方体的所有六个边都在同一壁面区域, 你可以指定特征角 为 89 度。 因为每一立方体的边的法向矢量由相边的法向 90 度分开, 六个边会被分别放在六 个壁面区域。 如果你有一个小的表面区域, 并且想将区域内的每一个表面放到它自己的区域, 你就可以在表面的基础上通过分割表面实现。 你也可以在保存在适应寄存器中的标号分割表面区域。 比如: 你可以在单元所在区域位 置(区域适应)的基础上为了适应而标记单元,或者在它们狭窄的边界(边界适应)或者在 一些变量等值线或者在其它的适应方法的基础上标记单元(有关适应的内容请参阅相关章 节) 。 当你指定了表面区域分割的寄存器, 所有的被标记的单元表面将会放到同一个新区域。 (关于你所要使用的寄存器的 ID,你可以使用管理寄存器面板来确定) 最后,你可以在连续性区域的基础上分割表面区域。例如:当你使用耦合边界条件,你 需要区域内的表面有一致的方向。 一致的方向只能在连续性区域保证, 所以你需要将表面区 域分开以保证指定适当的边界条件。使用角度、表面、适应标志或者区域来分割表面区域, 请使用分割表面面板(Figure 1)。点击菜单 Grid/Separate/Faces...有如下面板:

Figure 1:分离表面区域面板 注意:你应该在使用悬挂节点适应方法(默认)进行任何适应之前,先分割表面区域。 包含悬挂节点的区域不能分割。 分离表面区域的步骤: 1. 选择分离方法(Angle, Face, Mark, 或者 Region) 2. 在区域列表中选择要分离的区域 3. 如果你用表面或者区域分割请跳到下一步,否则请遵照下面的步骤 z 如果要用角度分割表面,请在角度集合中指定特征角。

z 如果你用标记分割表面,选择在寄存器列表中选择所要使用的适应寄存器。 4. (此步可选)在分割之前要检查分割结果请点击 Report 按钮,出现与下面类似的内容: Zone not separated. 45 faces in contiguous region 0 30 faces in contiguous region 1 11 faces in contiguous region 2 14 faces in contiguous region 3 Separates zone 4 into 4 zone(s). 5. 分离表面区域,请点击 Separate 按钮,FLUENT 会输出下列信息: 45 faces in contiguous region 0 30 faces in contiguous region 1 11 faces in contiguous region 2 14 faces in contiguous region 3 Separates zone 4 into 4 zone(s). Updating zone information ... created zone wall-4:001 created zone wall-4:002 created zone wall-4:010 done. 当你使用适应标志分割网格时,你有时可能会发现表面的网格单元会放在错误的表面区域, 你可以用附加的分割方法在角度的基础上解决该问题而将错误的单元放进新的区域。 然后你 可以将新区域和所要放的区域结合起来。 分割单元区域 如果你有两个及其以上共用内部边界的被包围的单元区域(如下图) ,但是所有的单元 被包含在一个单元区域,你可以用区域分割方法将单元分割为不同的区域。注意,如果共用 边界的类型是内部类型,你必须在分割之前把它们改为双边表面区域类型。

Figure 1: 在区域的基础上分割单元区域 你也可以用适应寄存器中的标志分割单元区域。 你可以使用网格适应一章的任何一种适 应方法标记单元。 当你指定了分割单元区域的寄存器之后, 被标记的单元会放在新的单元区 域(使用管理寄存器面板确定你所要使用的寄存器的 ID) 。要在区域或适应标志的基础上分 割单元区域,请点击菜单:Grid/Separate/Cells..弹出如下面板:

Figure 2: 分割单元区域面板 注意:你应该在使用悬挂节点适应方法(默认)进行任何适应之前,先分割表面区域。 包含悬挂节点的区域不能分割。 分离表面区域的步骤: 1. 选择分离方法(Mark 或者 Region) 2. 在区域列表中选择要分离的区域 3. 如果你用标志分割区域,在寄存器列表中选择适应寄存器。 4. 此步可选)在分割之前要检查分割结果请点击 Report 按钮,出现与下面类似的内容: Zone not separated. Separates zone 14 into two zones, with 1275 and 32 cells. 5. 分离表面区域,请点击 Separate 按钮,FLUENT 会输出下列信息: Separates zone 14 into two zones, with 1275 and 32 cells. No faces marked on thread, 2 No faces marked on thread, 3 No faces marked on thread, 1 No faces marked on thread, 5 No faces marked on thread, 7 No faces marked on thread, 8 No faces marked on thread, 9 No faces marked on thread, 61 Separates zone 62 into two zones, with 1763 and 58 faces. All faces marked on thread, 4 No faces marked on thread, 66 Moved 20 faces from face zone 4 to zone 6 Updating zone information ... Moved 32 cells from cell zone 14 to zone 10 created zone interior-4 created zone interior-6 created zone fluid-14:010 done.

如上例所示,单元区域的分离通常也会表面区域的分割。如果你用标志分割,被移到新 区域的表面单元将会放在新的表面区域。 当你用区域分割时, 被移到新区域的表面单元将不 必被放在新的表面区域。如果任何表面被放错,请参阅分割表面区域一节。 创建周期区域 如果两个区域有相同的节点和表面分布, 你可以将这对表面区域耦合来为网格分配周期 性。 在前处理过程中, 你必须保证所要分配周期性边界的两个区域具有相同的几何图形和节 点分布,也即它们是相互的复制。这是在解算器中创建网格周期性区域的唯一需要,两个区 域的最初边界类型是不相关的。 注意:在创建和裁剪周期性边界条件之后,保存新的 case 文件(如果有数据文件也要 保 存 )。 要 匹 配 一 对 边 界 条 件 , 请 使 用 如 下 创 建 周 期 性 文 本 命 令 : Grid/modify-zones/make-periodic。你需要指定组成匹配的成对边界条件的两个表面区域(你 可以输入它们的全名或仅仅是他们的 ID,并指出它们是旋转性还是平移性边界条件。你指 定周期性区域和该周期的匹配域(shadow)的顺序并不重要。 /grid/modify-zones> mp Periodic zone [()] 1 Shadow zone [()] 4 Rotational periodic? (if no, translational) [yes] n Create periodic zones? [yes] yes computed translation deltas: -2.000000 -2.000000 all 10 faces matched for zones 1 and 4. zone 4 deleted Created periodic zones. 当你创建周期性边界时, 解算器会检查所选区域内的表面是否匹配 (也就是说相应表面 的节点是否一致) 。表面匹配的公差是表面边缘最小长度的分数倍。如果周期性边界条件创 建失败,你可以用 matching-tolerance 命令改变匹配公差,但是匹配公差不可以超过 0.5,否 则周期性区域匹配将不正确,并且会破坏网格。菜单:Grid/modify-zones/matching-tolerance。 剪裁(slit)周期性区域 如 果 你 想 将 周 期 性 成 对 区 域 解 耦 你 可 以 使 用 剪 裁 周 期 性 命 令 : Grid/modify-zones/slit-periodic。 然后你指定周期性区域的名字或者 ID, 解算器就会将两个区 域解耦,然后将它们改为两个对称性区域。 /grid/modify-zones> sp periodic zone [()] periodic-1 Separated periodic zone. 熔合(Fusing)表面区域 在组合多重网格区域之后, 表面熔合是一个很方便的功能, 它可以将边界熔合将节点和 表面合并。当区域被分为子区域,并且每一个子区域分别产生网格时,你需要在将网格读入 解算器之前,把子区域结合为一个文件。(详细内容请参阅多重网格文件一节。比如说:在 你产生多块网格的每一块并且将它们分别保存在不同的网格文件中,或者在网格生成过程 中,为复杂几何图形的每一部分保存一个网格文件(注意:在子区域接触的位置,网格节点 的位置在边界处不必相同,具体内容请参阅非一致网格一节) ,就需要熔合表面区域。点击

菜单 Grid/Fuse...弹出下面面板,允许你将双重节点合并,并将人工内部边界删除。

Figure 1: 熔合表面区域面板 如读入多重网格文件一节所叙述的, 当网格文件被合并起来时, 双重节点所在的边界被 分配给区域 ID 号(就像任何其它边界一样) 。你需要在 tmerge 或者 TGrid 报告过程中明了 区域的 ID 号,或者当全部的网格被读入之后,显示所有边界网格区域并用鼠标指针按钮确 定边界的名字(详细内容请参阅关于鼠标按钮函数信息控制的鼠标按钮函数) 。 熔合表面区域所需要输入的东西 熔合表面区域的步骤如下: 1. 在区域列表中选择要熔合的区域。 2. 点击 Fuse 按钮熔合所选区域。 如果使用默认公差没有熔合所有适当的表面,你应该增加公差尝试重新熔合。(这一公 差和创建周期性区域所讨论的匹配公差一致)。公差不应该超过 0.5,或者你可能熔合了错误 的节点。千万要记住熔合表面之后保存新文件! ! ! 结构网格生成器或解算器读入的网格通常只能是具有凹角分支切口的 O 型或者 C 型网 格,在这个切口上一致的双重节点在一个周期性边界。因为 FLUENT 使用非结构网格,所 以不必保留人工内部边界。(当然你可以保持周期性边界,解算器就会使用周期性边界条件 来解决问题)。 要让周期性区域自己熔合, 你必须首先裁剪边界区域。 这将会创建可以融合的对称性区 域 。 注 意 :如 果 你 需 要熔 合 非 周 期性 区 域 的 部分 和 它 自 己, 你 必 须 使用 文 本 命 令: fuse-face-zones,菜单:Grid/modify-zones/fuse-face-zones。这一命令会提示你确定所要熔合 区 域 的 名 字 或 者 ID ( 你 需 要 输 入 同 一 区 域 两 次 ) 。改变节点公差请使用匹配公差 (matching-tolerance)命令。 剪开表面区域 剪开表面区域功能有两种用途: z 你可以将任何双边类型的单一边界区域剪开为两个不同的区域。 z 你可以将耦合壁面区域剪开为两个不同的非耦合壁面区域 当你剪开表面区域, 解算器会将除了在区域的二维端点或三维边缘节点以外的所有的表 面和节点复制。一组节点和表面将会属于剪开之后的一个边界区域,其它的在另一个区域。

每一个端点的共享节点的唯一坏的影响就是, 当你用裁剪边界图形化显示数据解时, 你会在 那些点处看到一些错误。 (注意:如果你裁剪完边界之后,你将不能再将边界熔合。 ) 一般说来,你不必手动剪彩表面区域。说边避免会被自动裁剪党仍然保持耦合(这一耦 合只涉及网格,不涉及热耦合) 。适应过程将这些周期性边界看成耦合壁面;在一个壁面的 适应导致了在 shadow 处的相同适应。如果你想要独立于壁面的 shadow 适应一个壁面,你 应该裁剪耦合壁面来获得两个不同的壁面。 你不可以混淆剪开表面"slitting"和分割表面"separating"命令。剪开表面是指,剪开表面 后附加的表面和节点被创建并放到新的区域。 分离表面是指新的区域将会被创建, 新的节点 和表面不会被创建,原表面和节点简单的重新分配到区域中。 剪开表面区域所需要输入的内容 要剪开表面使用下面命令: Grid/modify-zones/slit-face-zone。 指定表面区域的名字或 ID, 解算器会用两个区域替换原区域。 /grid/modify-zones> slfz face zone id/name [] wall-4 zone 4 deleted face zone 4 created face zone 10 created 千万要记住:剪开表面后记住保存新文件,case 和 data 文件不管有哪个都要保存。 记录流域(Domain)和区域(Zones) 记录区域可以通过重新排列内存的节点、表面以及单元提高解算器的计算性能。 Grid/Reorder 包含重新记录 domain 和 zones 的命令,并且能够输出目前网格划分的带宽。 Domain 的记录可以提高内存的读写效率,并且可以为用户界面很方便的记录区域。带宽提 供了察看内存中的单元分布。 记录区域菜单:Grid/Reorder/Domain 最后,你选择输出带宽菜单,输出目前网格的划分。这一命令输出每一网格划分的半带 宽和最大的存储距离。菜单:Grid/Reorder/Print Bandwidth。每次做这些操作时,一定要记 住保存新的文件! 关于记录 反 Cuthill-McKee 算法被用于记录过程,来创建区域内种子单元(seed cell)的层次树。 首先使用 Gibbs, Poole,和 Stockmeyer[57]算法选择一个单元(被称为种子单元) 。然后每一 单元根据它距种子单元的距离被分配给一定的层次。 这些层次被分配组成层次树。 一般说来, 表面和单元被记录以便于邻近单元在区域和内存之中是相互靠近的。 因为大多数计算循环是 在表面上的, 所以你希望高速缓存中的两个单元在同一时刻, 以减少缓存或者磁盘扫描的时 间,也就是说,你希望在内存中的单元相互靠近以减少内存存取的时间。目前的格式记录了 区域内的表面和单元以及内存中的节点、表面和单元。 你也可以选择记录这些区域,记录的区域首先是区域类型然后是区域的 ID。使用用户 界面可以很方便地实现区域记录。

使用区域记录的典型输出如下: >> Reordering domain: zones, cells, faces, done. Bandwidth reduction = 809/21 = 38.52 Done. 如果你想察看带宽,可以看到如下报告: Maximum cell distance = 21 带宽是相邻单元的最大差值,也就是说,在区域列表中的每一单元顺次标号,并比较这 些索引的差别。 并行处理的网格分割 如果你打算使用 FLUENT 的并行解算器, 你应该将网格划分或者再细分为成组的单元, 以便于它们可以在并行处理器上得到解决(见 Figure 1) 。划分可以采用 FLUENT 的一系列 版本,也可以采用划分转换器。划分网格之后,请保存 case 文件并将它们读入到并行解算 器中。 一个被划分的网格可以被用于系列解算器中而不会丧失任何性能。 如果你的主机工作 站有足够的内存,你可以用划分转换器将网格直接读入到 FLUENT 中。然而如果你的网格 太大而不能读入到系列解算器中也不能读入到划分转换器中, 或者你不想自己划分网格, 你 可以将未划分的网格直接读入的并行解算器中, 解算器会自动使用"Cartesian Strip"方法对它 进行划分(这种方法没有前述两种方法好) 。

Figure 1: 划分网格 网格划分方法 并行处理的网格划分有三个目的 用等量单元创建划分

z

z z

最小化划分界面的数量,也就是减少划分边界表面的面积 最小化相邻划分的数量。 平衡划分(使单元数量相等)保证每个处理器的负载相等,并保证各个划分在同一时间 进行信息传递。 因为划分之间的信息传递是相对耗时的过程, 最小化界面的数量可以减少数 据交换的时间。最小化划分邻域的数量可以减少网络和路由的竞争机会。除此之外,在初始 信息传递的花费比更长信息的传递的花费更多的机器上, 最小化划分邻域是十分重要的, 尤 其是对于网络连接的工作站来说。 FLUENT 中的划分格式是使用对分算法来创建划分的,但是不像其它的划分格式需要 划分因子为二,这一格式对划分的数量没有限制。对于每一个处理器来说,你要创建相同数 量的划分(也就是说划分的数量应该是处理器数量的整数倍) 对分(Bisection)方法 网格划分采用对分算法。所选算法首先用于父区域的划分,然后再用于子区域的划分。 比如说:要将网格划分为四个部分,首先对分为相等的两个部分,然后再将这两个相等的部 分分别对分为两个更小的子部分。 如果要划分三部分的话, 首先将网格划分为三分之一为一 部分,三分之二为另一部分,然后再将三分之二的部分对分为两个部分。 网格划分可以用下面的列出的任何一种方法。 至于最为有效的方法视具体问题而定, 所 以你可以试用不同的方法,直到找出最好的方法为止。详细内容请看:推荐划分策略的网格 划分指导方针。 笛卡尔轴:在单元的笛卡尔坐标的基础上对分区域(见 Figure 1)。它用垂直于坐标轴的最长 的区域范围来对分区域和子区域。通常被称为坐标对分 笛卡尔带:使用笛卡尔坐标对分,但是所有的对分线都限制在父区域的最长对分线方向。这 种方法通常可以最小化对分邻域的的数量 笛卡尔 X-, Y-, Z 坐标:在单元的笛卡尔坐标的基础上对分区域,但是它的父区域和子区域 的对分线都垂直于特定的坐标方向(见 Figure 2.)。 笛卡尔 R 轴:对分的基础为单元中心到产生最小界面尺寸的距离的坐标轴的最短射线距离。 这种方法只在三维网格中使用。 笛卡尔 RX-, RY-, RZ 坐标:对分的基础为单元中心到选定坐标轴的最短射线距离。 圆柱坐标:对分的基础为单元的柱坐标系,这种方法只在三维网格中使用。 圆柱 R-, Theta-, Z-坐标:对分的基础为选定的柱坐标系,这种方法只在三维网格中使用。 主轴:对分的基础为平行于主轴的坐标框架(见 Figure 3)。如果主轴平行于笛卡尔坐标轴 , 该方法就被简化为笛卡尔轴划分,这一算法也通常被称为动量、惯量或者惯量的动量划分。 该方法是 FLUENT 默认的划分方法。 主带:使用动量划分,但限制在父区域最长的延长线的主轴方向(见 Figure 4)。通常用这种 方法最小化划分邻域的数量。 主 X-, Y-, Z-坐标:划分的基础在于选定的主轴(见 Figure 4)。 极轴:划分的基础在于单元的极轴,这种方法只用于二维网格的划分。 极 R-轴、极 Theta-轴:划分的基础在于所选的极轴,只用于二维情况(见 Figure 5)。 球轴:划分是基于单元的球坐标系,只用于三维情况 球 Rho-, Theta-, Phi-坐标:划分基于所选的球坐标。只用于三维情况。

Figure 1: 笛卡尔轴方法

Figure 2:笛卡尔带或者笛卡尔 X-坐标方法

Figure 3:主轴方法

Figure 4:主带或者主 X-坐标方法

Figure 5:急轴或者极 Theta-坐标方法 最优化 附加的最优化可以提高网格划分的质量。 垂直于区域最长宽度的的划分未必是产生最小 界面边界的方法。 “预先测试(pre-testing) ”操作(见预先测试一节)可以用于划分之前自动选 择最优方向。除此之外还有下面的反复迭代最优化方法: 光滑: 通过交换划分之间单元来最小化划分界面的数量。 这一格式详细研究了划分边界, 而且如果界面边界表面减少,它会将单元给相邻的划分。(见 Figure 1) 合并:尝试消除每一划分的孤立丛。孤立丛是指这样一组单元,它们组内的每一个单元 至少有一个表面与界面边界一致(见 Figure 2.)。孤立丛会降低多重网格的性能,并导致大量 的信息交流而花费时间。

Figure 1: 光滑最优化方法

Figure 2: 合并最优化方法 一般说来,光滑和合并是相对耗费时间的最优化工具。 预先测试(Pretesting) 如果你选择主轴方法或者笛卡尔坐标方法,你可以提前检测不同对分方法来提高对分的性 能,默认是不选择预先测试,此时 FLUENT 在垂直区域最长范围方向进行对分。 如果使用提前预测,当你在划分网格面板点击划分按钮时自动执行提前预测。对分算法,会 检测所有的坐标方向并选择产生最少对分界面的算法为最后的对分算法。 注意: 使用提前预 测会增加对分所需的时间, 对于二维问题会花费二倍的时间, 对于三维问题会花费四倍的时 间。 在区域和寄存器中划分 将对分限制在单元区域或者寄存器可以使你灵活的在流域的子区域中应用不同的划分 方法。例如:对于连接矩形管道的圆柱形通风系统,你可以用柱坐标轴方法划分圆柱形通风 系统,用笛卡尔坐标轴方法划分矩形管道。如果圆柱形和矩形在两个不同的单元区域,你可 以选择一个区域执行所需要的划分。 如果它们在同一个单元区域, 你可以用适应方法中标记 单元的函数为每一个区域创建一个单元寄存器(基本上是一个单元列表) 。这些寄存器允许 你在物理位置,单元体积,特定变量的梯度或等值线等参数的基础上标记单元。关于为适应 标记单元的信息请参阅网格适应一章。 管理适应寄存器提供了操作不同寄存器创建新寄存器 的的信息。一旦你创建了新的寄存器你

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