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Fluent经典问题


Fluent 经典问题答疑 1.在 gambit 中对一体积成功的进行了体网格,网格进行了 examine mesh,也没有什么问题, 可当要进行边界类型(boundary type)的设定时,却发现 type 只有 node, element_side 两 项,没有什么 wall,pressure_outlet 等。为何无法定义边界? 答:因为没有选择求解器为 fluent 5/6 2.在 FLUENT 模拟以后用 display 下的操作都无法显示,不过刚开始用的是好的,然后就不 行了,为什么? 答:DirectX 控制面板中的“加速”功能禁用即可 3.把带网格的几个 volume,copy 到另一处,但原来 split 的界面,现在都变成了 wall,怎么 才能把 wall 变成内部流体呢? 答: 直接边界面定义为 interior 即可 第 3 题: 在数值模拟过程中, 离散化的目的是什么?如何对计算区域进行离散化?离散化时 通常使用哪些网格?如何对控制方程进行离散?离散化常用的方法有哪些?它们有什么不 同? 注:我将原题目的提问顺序进行了修改调整,这样更利于回答。 4.FLUENT 中常用的文件格式类型:dbs,msh,cas,dat,trn,jou,profile 等有什么用处? 在 Gambit 目录中,有三个文件,分别是 default_id.dbs,jou,trn 文件,对 Gambit 运行 save,将会在工作目录下保存这三个文件:default_id.dbs,default_id.jou,default_id.trn。 jou 文件是 gambit 命令记录文件,可以通过运行 jou 文件来批处理 gambit 命令; dbs 文件是 gambit 默认的储存几何体和网格数据的文件; trn 文件是记录 gambit 命令显示窗(transcript)信息的文件; msh 文件可以在 gambit 划分网格和设置好边界条件之后 export 中选择 msh 文件输出格式, 该文件可以被 fluent 求解器读取。 Case 文件包括网格,边界条件,解的参数,用户界面和图形环境。 Data 文件包含每个网格单元的流动值以及收敛的历史纪录(残差值) 。Fluent 自动保存文件 类型,默认为 date 和 case 文件 Profile 文件边界轮廓用于指定求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... 是关于 Tecplot 软件使用的;在这里给 Tecplot 新手推荐一个学习的方法: 如果你对 Tecplot 一点都不熟悉的话, 别紧张, 没关系的, 你可以直接看 Tecplot 的动画 Demo 很快就能入门。 Demo 网页:在“开始”->"所有程序“->"Tecplot 10"->"Tutorials"->"Tutorial"

打开网页,里面有 Tecplot 使用的大部分功能的动画教程,花上一二十分钟,就能对 Tecplot 有所了解,并可以作初步的使用了。 这八道问题的答案基本都在里面了。 以下是 Demo 的内容: Let's take care of the warning "turbulent viscosity limited to viscosity ratio****" which is not physical. This problem is mainly due to one of the following: 1)Poor mesh quality(i.e.,skewness > 0.85 for Quad/Hex, or skewness > 0.9 for Tri/Tetra elements). {what values do you have?} 2)Use of improper turbulent boudary conditions. 3)Not supplying good initial values for turbulent quantities. 出现这个警告,一般来讲,最可能的就是网格质量的问题,尤其是 Y+值的问题;在划分网 格的时候要注意, 第一层网格高度非常重要, 可以使用 NASA 的 Viscous Grid Space Calculator 来计算第一层网格高度; 如果这方面已经注意了, 那就可能是边界条件中有关湍流量的设置 问题,关于这个,本版中已经有专门的帖子进行了讨论,Fluent 培训的教程中也有讲到,请 大家参考。 回答问题:4 常见离散格式的性能的对比(稳定性、精度和经济性)。 请参考王福军的书《计算流体动力学分析—CFD 理论与应用》 离散格式 中心差分 稳定性及稳定条件 条件稳定 Peclet 小于等于 2 精度与经济性 在不发生振荡的参数范围内, 可以获得校准确的结果。 一阶迎风 绝对稳定 虽然可以获得物理上可接受 的解, 但当 Peclet 数较大时, 假扩散较严重。为避免此问 题,常需要加密计算网格。 二阶迎风 绝对稳定 精度较一阶迎风高, 但仍有假 扩散问题。 混合格式 绝对稳定 当 Peclet 小于等于 2 时,性 能与中心差分格式相同。当 Peclet 大于 2 时,性能与一 阶迎风格式相同。 指数格式、乘方格式 绝对稳定 主要适用于无源项的对流扩 散问题, 对有非常数源项的场 合,当 Peclet 数较高时有较 大误差。

QUICK 格式

条件稳定 Peclet 小于等于 8/3

可以减少假扩散误差, 精度较 高, 应用较广泛, 但主要用于 六面体和四边形网格。

改进的 QUICK 格式

绝对稳定

性能同标准 QUICK 格式,只 是不存在稳定性问题。

5.在利用有限体积法建立离散方程时,必须遵守哪几个基本原则? 具体参考王福军的书《计算流体动力学—CFD 软件原理与应用》的第 52-54 页,这里只作简 短介绍。 在利用有限体积法建立离散方程时,必须遵守如下四条基本原则: 1.控制体积界面上的连续性原则; 2.正系数原则; 3.源项的负斜率线性化原则; 4.主系数等于相邻节点系数之和原则。 有限体积法的四条基本原则.pdf 6 .流场数值计算的目的是什么?主要方法有哪些?其基本思路是什么?各自的适用范围是 什么? 答:这个问题的范畴好大啊。简要的说一下个人的理解吧:流场数值求解的目的就是为了得 到某个流动状态下的相关参数,这样可以节省实验经费,节约实验时间,并且可以模拟一些 不可能做实验的流动状态。主要方法有有限差分,有限元和有限体积法,好像最近还有无网 格法和波尔兹曼法(格子法) 。基本思路都是将复杂的非线性差分/积分方程简化成简单的代 数方程。相对来说,有限差分法对网格的要求较高,而其他的方法就要灵活的多 7 可压缩流动和不可压缩流动, 在数值解法上各有何特点?为何不可压缩流动在求解时反而 比可压缩流动有更多的困难? 注:这个问题不是一句两句话就能说清楚的,大家还是看下面的两篇小文章吧,摘自《计算 流体力学应用》 ,读完之后自有体会。 8 什么叫边界条件?有何物理意义?它与初始条件有什么关系? 边界条件与初始条件是控制方程有确定解的前提。 边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随时间和地点的变化规律。对于 任何问题,都需要给定边界条件。 初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况,对于瞬态问题, 必须给定初始条件,稳态问题,则不用给定。对于边界条件与初始条件的处理,直接影响计 算结果的精度。 在瞬态问题中,给定初始条件时要注意的是:要针对所有计算变量,给定整个计算域内 各单元的初始条件;初始条件一定是物理上合理的,要靠经验或实测结果。 10 在数值计算中,偏微分方程的双曲型方程、椭圆型方程、抛物型方程有什么区别? PS:这个问题想来应该是比较基础的问题,既然没人回答,我就插几句吧;嘿嘿。 我们知道很多描述物理问题的控制方程最终就可以归结为偏微分方程,描述流动的控制

方程也不例外。 从数学角度,一般将偏微分方程分为椭圆型(影响域是椭圆的,与时间无关,且是空间 内的闭区域,故又称为边值问题) ,双曲型(步进问题,但依赖域仅在两条特征区域之间) , 抛物型(影响域以特征线为分界线,与主流方向垂直;具体来说,解的分布与瞬时以前的情 况和边界条件相关,下游的变化仅与上游的变化相关;也称为初边值问题) ; 从物理角度,一般将方程分为平衡问题(或稳态问题) ,时间步进问题。 两种角度,有这样的关系:椭圆型方程描述的一般是平衡问题(或稳态问题) ,双曲型和抛 物型方程描述的一般是步进问题。 至于具体的分类方法,大家可以参考一般的偏微分方程专著,里面都有介绍。关于各种 不同近似水平的流体控制方程的分类, 大家可以参考张涵信院士编写 《计算流体力学—差分 方法的原理与应用》里面讲的相当详细。 三种类型偏微分方程的基本差别如下: 1)三种类型偏微分方程解的适定性(即解存在且唯一,并且解稳定)要求对定解条件有不 同的提法; 2)三种类型偏微分方程解的光滑性不同,对定解条件的光滑性要求也不同; 椭圆型和抛物型方程的解是充分光滑的, 因此对定解条件的光滑性要求不高。 而双曲型方程 允许有所谓的弱解存在(如流场中的激波) ,即解的一阶导数可以不连续,所以对定解条件 的光滑性要求很高,这也正是采用有限元法求解双曲型方程困难较多的原因之一。 3)三种类型偏微分方程的影响区域和依赖区域不一样。 在双曲型和抛物型方程所控制的流场中, 某一点的影响区域是有界的, 可采用步进求解。 如对双曲型方程求解时,为了与影响区域的特征一致,采用上风格式比较适宜。而椭圆型方 程的影响范围遍及全场,必须全场求解,所采用的差分格式也要采用相应的中心格式。 以上只是一些较为肤浅的概念,如想深入,可参考相关的偏微分方程及数值计算等书籍。 可压缩 Euler 及 Navier-Stokes 方程数值解 描述无粘流动的基本方程组是 Euler 方程组, 描述粘性流动的基本方程组是 Navier-Stokes 方程组。 用数值方法通过求解 Euler 方程和 Navier-Stokes 方程模拟流场是计算流体动力学的 重要内容之一。 由于飞行器设计实际问题中的绝大多数流态都具有较高的雷诺数, 这些流动 粘性区域很小,由对流作用主控,因此针对 Euler 方程发展的计算方法,在大多数情况下对 Navier-Stokes 方程也是有效的,只需针对粘性项用中心差分离散。 用数值方法求解无粘 Euler 方程组的历史可追溯到 20 世纪 50 年代,具有代表性的方法 是 1952 年 Courant 等人以及 1954 年 Lax 和 Friedrichs 提出的一阶方法。从那时开始,人们 发展了大量的差分格式。 和 Wendroff 的开创性工作是非定常 Euler(可压缩 Navier-Stokes) Lax 方程组数值求解方法发展的里程碑。二阶精度 Lax-Wendroff 格式应用于非线性方程组派生 出了一类格式,其共同特点是格式空间对称,即在空间上对一维问题是三点中心格式,在时 间上是显式格式,并且该类格式是从时间空间混合离散中导出的。该类格式中最流行的是 MacCormack 格式。 采用时空混合离散方法,其数值解趋近于定常时依赖于计算中采用的时间步长。尽管由 时间步长项引起的误差与截断误差在数量级上相同, 但这却体现了一个概念上的缺陷, 因为 在计算得到的定常解中引进了一个数值参数。 将时间积分从空间离散中分离出来就避免了上 述缺陷。 常用的时空分别离散格式有中心型格式和迎风型格式。 空间二阶精度的中心型格式 (一维问题是三点格式)就属于上述范畴。该类格式最具代表性的是 Beam-Warming 隐式格式

和 Jameson 等人采用的 Runge-Kutta 时间积分方法发展的显式格式。迎风型差分格式共同特 点是所建立起的特征传播特性与差分空间离散方向选择的关系是与无粘流动的物理特性一 致的。第一个显式迎风差分格式是由 Courant 等人构造的,并推广为二阶精度和隐式时间积 分方法。基于通量方向性离散的 Steger-Warming 和 Van Leer 矢通量分裂方法可以认为是这 类格式的一种。该类格式的第二个分支是 Godunov 方法,该方法在每个网格步求解描述相 邻间断(Riemann 问题)的当地一维 Euler 方程。根据这一方法 Engquist、Osher 和 Roe 等人构 造了一系列引入近似 Riemann 算子的格式,这就是著名的通量差分方法。 对于没有大梯度的定常光滑流动,所有求解 Euler 方程格式的计算结果都是令人满意的, 但当出现诸如激波这样的间断时,其表现确有很大差异。绝大多数最初发展起来的格式,如 Lax-Wendroff 格式中心型格式,在激波附近会产生波动。人们通过引入人工粘性构造了各种 方法来控制和限制这些波动。 在一个时期里, 这类格式在复杂流场计算中得到了应用。 然而, 由于格式中含有自由参数,对不同问题要进行调整,不仅给使用上带来了诸多不便,而且格 式对激波分辨率受到影响,因而其在复杂流动计算中的应用受到了一定限制。 另外一种方法是力图阻止数值波动的产生, 而不是在其产生后再进行抑制。 这种方法是建 立在非线性限制器的概念上,这一概念最初由 Boris 和 Book 及 Van Leer 提出,并且通过 Harten 发展的总变差减小(TVD, Total Variation Diminishing)的重要概念得以实现。通过这一 途径,数值解的变化以非线性的方式得以控制。这一类格式的研究和应用,在 20 世纪 80 年代形成了一股发展浪潮。1988 年,张涵信和庄逢甘利用热力学熵增原理,通过对差分格 式修正方程式的分析, 构造了满足熵增条件能够捕捉激波的无波动、 无自由参数的耗散格式 (NND 格式)。该类格式在航空航天飞行器气动数值模拟方面得到了广泛应用。 1987 年,Harten 和 Osher 指出,TVD 格式最多能达到二阶精度。为了突破这一精度上的 限制引入了实质上无波动(ENO)格式的概念。该类格式“几乎是 TVD”的,Harten 因此推断 这些格式产生的数值解是一致有界的。继 Harten 和 Osher 之后,Shu 和 Osher 将 ENO 格式 从一维推广到多维。J.Y.Yang 在三阶精度 ENO 差分格式上也做了不少工作。1992 年,张涵 信另辟蹊径,在 NND 格式的基础上,发展了一种能捕捉激波的实质上无波动、无自由参数 的三阶精度差分格式(简称 ENN 格式)。 1994 年, Liu、 Osher 和 Chan 发展了 WENO(Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式。WENO 格式是基于 ENO 格式构造的高阶混合格式,它在 保持了 ENO 格式优点的同时,计算流场中虚假波动明显减少。此后,Jiang 提出了一种新的 网格模板光滑程度的度量方法。 目前高阶精度格式的研究与应用是计算流体力学的热点问题 之一。 不可压缩 Navier-Stokes 方程求解 不可压缩流体力学数值解法有非常广泛的需求。 从求解低速空气动力学问题, 推进器内 部流动,到水动力相关的液体流动以及生物流体力学等。满足这么广泛问题的研究,要求有 与之相应的较好的物理问题的数学模型以及鲁棒的数值算法。 相对于可压缩流动,不可压缩流动的数值求解困难在于,不可压缩流体介质的密度保持 常数,而状态方程不再成立,连续方程退化为速度的散度为零的方程。由此,在可压缩流动 的计算中可用于求解密度和压力的连续方程在不可压缩流动求解中仅是动量方程的一个约 束条件, 由此求解不可压缩流动的压力称为一个困难。 求解不可压缩流动的各种方法主要在 于求解不同的压力过程。 目前,主要有两类求解不可压缩流体力学的方法,原始变量方法和非原始变量方法。求 解不可压缩流动的原始变量方法是将 Navier-Stokes 方程写成压力和速度的形式,进行直接 求解,这种形式已被广为应用。非原始变量方法主要有 Fasel 提出的流函数-涡函数法、Aziz

和 Hellums 提出的势函数-涡函数方法。在求解三维流动问题时,上述每一个方法都需要反 复求解三个 Possion 方程,非常耗时。原始变量方法可以分为三类:第一种方法是 Harlow 和 Welch 首先提出的压力 Possion 方程方法。该方法首先将动量方程推进求得速度场,然后 利用 Possion 方程求解压力,这一种方法由于每一时间步上需要求解 Possion 方程,求解非 常 耗 时 。 第 二 种 方 法 是 Patanker 和 Spalding 的 SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation)法,它是通过动量方程求得压力修正项对速度的影响,使其满足速 度散度等于零的条件作为压力控制方程。第三种方法是虚拟压缩方法,这一方法是 Chorin 于 1967 年提出的。该方法的核心就是通过在连续方程中引入一个虚拟压缩因子,再附加一 项压力的虚拟时间导数,使压力显式地与速度联系起来,同时方程也变成了双曲型方程。这 样,方程的形式就与求解可压缩流动的方程相似,因此,许多求解可压缩流动的成熟方法都 可用于不可压缩流动的求解。 目前,由于基于求解压力 Possion 方程的方法非常复杂及耗时,难于求解具体的工程实 际问题,因此用此方法解决工程问题的工作越来越少。工程上常用的主要是 SIMPLE 方法 和虚拟压缩方法。 10. 椭圆形方程求解区中各点上的值是相互影响的,因而各节点上的代数方程必须联立求 解,而不能先解得区域中某一部分上的值后再去确定其余地区上的值 抛物型方程描写物理上的一类步进问题,这类问题中因变量与时间有关或问题中有类似 时间的变量,因而又称初值问题。其求解区域是个开区间,计算时从已知的初值出发,逐步 向前推进,依次获得适合于给定边界条件的解. 双曲型方程 数值求解也是一个步进过程。 物理学中的波动过程, 空气动力学中的无粘流 体稳态超音速流动及无粘流体的非稳态流动,都是双曲型问题。 11 关于贴体网格的定义,随便找本 CFD 的书上面基本上都有介绍,在此就不多言。在此谈 谈网格独立性的问题。 可以帖子:http://www.efluid.com.cn/dvbbs/dispbbs.asp?boardID=61&ID=1208&page=5 如下: 有个问题需要向各位请教: 根据理论,在进行数值模拟计算时,网格划分越密计算的结果与真值越接近,与实验结 果也很相近,但是我们在模拟计算中出现这样的情况,并非网格分的越密,计算结果就会与 实验值相接近,网格分的越密反而会与我们的试验值相差越来越大。 请问是否是网格分的越密越好呢,但是经过我们的计算并不是这样的,还是说每一个模 型都有自己较为固定的网格数量, 需要通过大量的模拟计算与实验值相比较得到?还有您当 时提到的网格无关性是否指: 加密网格数量, 在不同的网格上试验, 得到与网格无关的结果? 还有就是请问大家的计算值与试验值相差的大么? 希望各位能给小弟一点解答,谢谢! 数值计算的与实验值之间的误差来源只要有这几个:物理模型近似误差(无粘或有粘, 定常与非定常,二维或三维等等),差分方程的截断误差及求解区域的离散误差(这两种误 差通常统称为离散误差),迭代误差(离散后的代数方程组的求解方法以及迭代次数所产生 的误差),舍入误差(计算机只能用有限位存储计算物理量所产生的误差)等等。在通常的 计算中,离散误差随网格变细而减小,但由于网格变细时,离散点数增多,舍入误差也随之 加大。 由此可见,网格数量并不是越多越好的。 再说说网格无关性的问题, 由上面的介绍, 我们知道网格数太密或者太疏都可能产生误

差过大的计算结果, 网格数在一定的范围内的结果才与实验值比较接近, 这样在划分网格时 就要求我们首先依据已有的经验大致划分一个网格进行计算, 将计算结果 (当然这个计算结 果必须是收敛的)与实验值进行比较(如果没有实验值,则不需要比较,后面的比较与此类 型相同),再酌情加密或减少网格,再进行计算,再与实验值进行比较,并与前一次计算结 果比较,如果两次的计算结果相差较小(例如在 2%),说明这一范围的网格的计算结果是 可信的,说明计算结果是网格无关的。再加密网格已经没有什么意义(除非你要求的计算精 度较高)。但是,如果你用粗网格也能得到相差很小的计算结果,从计算效率上讲,你就可 以完全使用粗网格去完成你的计算。加密或者减少网格数量,你可以以一倍的量级进行。 不知道有没有说清楚,因为我也是自学的 CFD,这是我的理解,欢迎高手批评指正,谢谢。

13. 具体内容可以参考 Gambit Documentation 中的 Quality Type Definitions 章节。 判断网格质量的方面有: Area 单元面积,适用于 2D 单元,较为基本的单元质量特征。 Aspect Ratio 长宽比,不同的网格单元有不同的计算方法,等于 1 是最好的单元,如正三角 形,正四边形,正四面体,正六面体等;一般情况下不要超过 5:1. Diagonal Ratio 对角线之比,仅适用于四边形和六面体单元,默认是大于或等于 1 的,该值 越高,说明单元越不规则,最好等于 1,也就是正四边形或正六面体。 Edge Ratio 长边与最短边长度之比,大于或等于 1,最好等于 1,解释同上。 EquiAngle Skew 通过单元夹角计算的歪斜度,在 0 到 1 之间,0 为质量最好,1 为质量最差。 最好是要控制在 0 到 0.4 之间。 EquiSize Skew 通过单元大小计算的歪斜度,在 0 到 1 之间,0 为质量最好,1 为质量最差。 2D 质量好的单元该值最好在 0.1 以内,3D 单元在 0.4 以内。 MidAngle Skew 通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度,仅适用于四边形和六面体单元,在 0 到 1 之间,0 为质量最好,1 为质量最差。 Size Change 相邻单元大小之比,仅适用于 3D 单元,最好控制在 2 以内。 Stretch 伸展度。通过单元的对角线长度与边长计算出来的,仅适用于四边形和六面体单元, 在 0 到 1 之间,0 为质量最好,1 为质量最差。 Taper 锥度。仅适用于四边形和六面体单元,在 0 到 1 之间,0 为质量最好,1 为质量最差。 Volume 单元体积,仅适用于 3D 单元,划分网格时应避免出现负体积。 Warpage 翘曲。仅适用于四边形和六面体单元,在 0 到 1 之间,0 为质量最好,1 为质量最 差。 以上只是针对 Gambit 帮助文件的简单归纳,不同的软件有不同的评价单元质量的指标,使 用时最好仔细阅读帮助文件。 另外,在 Fluent 中的窗口键入:grid quality 然后回车,Fluent 能检查网格的质量,主要有 以下三个指标: 1.Maxium cell squish: 如果该值等于 1,表示得到了很坏的单元; 2.Maxium cell skewness: 该值在 0 到 1 之间,0 表示最好,1 表示最坏; 3.Maxium 'aspect-ratio': 1 表示最好。 以上的一些只是简略提要,具体的请参考相关资料。 15 对于自己的模型,大多数人有这样的想法:我的模型如何来画网格?用什么样的方法最 简单?这样做网格到底对不对? 我一般首先关注的是我的模型中那一部分的流态情况最复杂,需要加密网格;那一部分

的流动情况是我最关注的,需要加密网格。 之后根据上述情况开始考虑怎样对模型进行分块:分块的原则,一方面要保证流态复杂 的部位要独立进行网格加密,流动平稳的区域要相应加大网格以节省资源,另一方面,要进 行保证分块后的各个子模块结构比较规整,尽可能采用结构网格,提高计算精度。 最后,进行网格划分,开始关注网格划分得顺序,要先对那些线和面进行网格设定约束, 保证各个区域满足不同得网格疏密, 之后再对各个不同的体积分块进行划分, 我一般采用从 内到外,从最关注的体到非关注的体的顺序进行划分 16 在两个面的交界线上如果出现网格间距不同的情况时,即两块网格不连续时,怎么样克 服这种情况呢? 这个问题就是非连续性网格的设置,一般来说就是把两个交接面设置为一对 interface。 另外,作此操作可能出现的问题及可供参考的解决方法为: 问题:把两个面(其中一个实际是由若干小面组成,将若干小面定义为了 group 了)拼接在一 起, 也就是说两者之间有流体通过, 两个面个属不同的体, 网格导入到 fluent 时, 使用 interface 时出现网格 check 的错误,将 interface 的边界条件删除,就不会发生网格检查的错误,如何 将两个面的网格相连? 原因:interface 后的两个体的交接面,fluent 以将其作为内部流体处理(非重叠部分默 认为 wall,合并后网格会在某些地方发生畸变,导致合并失败,也可能准备合并的两个面几 何位置有误差,应该准确的在同一几何位置(合并的面大小相等时),在合并之前要合理分块。 解决方法:为了避免网格发生畸变(可能一个面上的网格跑到另外的面上了),可以一面网格 粗,一面网格细避免; 再者就是通过将一个面的网格直接映射到另一面上的,两个面默认为 interior.也可以将网格拼接一起.

建模
17 依据实体在 GAMBIT 建模之前简化时,必须遵循哪几个原则? 答:最根本的原则就是简化后对实际流动影响不大 我觉得在建模前首先要考虑你模型的结构,物理意义上模型是否为轴对称结构或对称结构, 如果是的话看能否简化为二维问题, 因为二维问题不管从建模上还是求解上都远远方便与三 维模型,而且也能达到相应的精度。 其次, 在有些梯度比较大的地方这些问题不能简化, 像有很多拐角的地方往往存在一些 集中,这些不能忽略。 18 在设置 GAMBIT 边界层类型时需要注意的几个问题: 没有定义的边界线如何处理?b、 a、 计算域内的内部边界如何处理(2D)? 答:gambit 默认为 wall,一般情况下可以到 fluent 再修改边界类型。 内部边界如果是 split 产生的,那么就不需再设定了,如果不是,那么就需要设定为 interface 或者是 internal 19 为何在划分网格后,还要指定边界类型和区域类型?常用的边界类型和区域类型有哪 些? 答:要得到一个问题的定解就需要有定解条件,而边界条件就属于定解条件。也就是说边界 条件确定了结果。不同的流体介质有不同的物理属性,也就会得到不同的结果,所以必须指 定区域类型。对于 gambit 来说,默认的区域类型是 fluid,所以一般情况下不需要再指定了。

20 何为流体区域 (fluid zone) 和固体区域 (solid zone) ?为什么要使用区域的概念?FLUENT 是怎样使用区域的? 答:Fluid Zone 是一个单元组,是求解域内所有流体单元的综合。所激活的方程都要在这些 单元上进行求解。向流体区域输入的信息只是流体介质(材料)的类型。对于当前材料列表 中没有的材料,需要用户自行定义。注意,多孔介质也当作流体区域对待。 Solid Zone 也是一个单元组, 只不过这组单元仅用来进行传热计算, 不进行任何的流动计算。 作为固体处理的材料可能事实上是流体, 但是假定其中没有对流发生, 固体区域仅需要输入 材料类型。 Fluent 中使用 Zone 的概念,主要是为了区分分块网格生成,边界条件的定义等等; 21 如何监视 FLUENT 的计算结果?如何判断计算是否收敛?在 FLUENT 中收敛准则是如 何定义的?分析计算收敛性的各控制参数, 并说明如何选择和设置这些参数?解决不收敛问 题通常的几个解决方法是什么? 答:可以采用残差控制面板来显示;或者采用通过某面的流量控制;如监控出口上流量的变 化;采用某点或者面上受力的监视;涡街中计算达到收敛时,绕流体的面上受的升力为周期 交变,而阻力为平缓的直线。 怎样判断计算结果是否收敛? 答:1、观察点处的值不再随计算步骤的增加而变化; 2、各个参数的残差随计算步数的增加而降低,最后趋于平缓; 3、要满足质量守恒(计算中不牵涉到能量)或者是质量与能量守恒(计算中牵涉到能量) 。 特别要指出的是, 即使前两个判据都已经满足了, 也并不表示已经得到合理的收敛解了, 因为,如果松弛因子设置得太紧,各参数在每步计算的变化都不是太大,也会使前两个判据 得到满足。此时就要再看第三个判据了。 还需要说明的就是,一般我们都希望在收敛的情况下,残差越小越好,但是残差曲线是 全场求平均的结果,有时其大小并不一定代表计算结果的好坏,有时即使计算的残差很大, 但结果也许是好的, 关键是要看计算结果是否符合物理事实, 即残差的大小与模拟的物理现 象本身的复杂性有关,必须从实际物理现象上看计算结果。比如说一个全机模型,在大攻角 情况下,解震荡得非常厉害,而且残差的量级也总下不去,但这仍然是正确的,为什么呢, 因为大攻角下实际流动情形就是这样的,不断有涡的周期性脱落,流场本身就是非定常的, 所以解也是波动的,处理的时候取平均就可以呢:) 22 什么叫松弛因子?松弛因子对计算结果有什么样的影响?它对计算的收敛情况又有什么 样的影响? 1.亚松驰(Under Relaxation) :所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作 适当缩减,以避免由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写出时,为松 驰因子(Relaxation Factors)《数值传热学-214》 。 2.FLUENT 中的亚松驰:由于 FLUENT 所解方程组的非线性,我们有必要控制的变化。一 般用亚松驰方法来实现控制, 该方法在每一部迭代中减少了的变化量。 亚松驰最简单的形式 为:单元内变量等于原来的值 加上亚松驰因子 a 与 变化的积, 分离解算器使用亚松驰来 控制每一步迭代中的计算变量的更新。 这就意味着使用分离解算器解的方程, 包括耦合解算 器所解的非耦合方程(湍流和其他标量)都会有一个相关的亚松驰因子。在 FLUENT 中, 所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。 这个值适合于很多问题, 但是对于 一些特殊的非线性问题(如:某些湍流或者高 Rayleigh 数自然对流问题) ,在计算开始时要

慎重减小亚松驰因子。 使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。 如果经过 4 到 5 步的 迭代残差仍然增长,你就需要减小亚松驰因子。有时候,如果发现残差开始增加,你可以改 变亚松驰因子重新计算。 在亚松驰因子过大时通常会出现这种情况。 最为安全的方法就是在 对亚松驰因子做任何修改之前先保存数据文件,并对解的算法做几步迭代以调节到新的参 数。 最典型的情况是, 亚松驰因子的增加会使残差有少量的增加, 但是随着解的进行残差的 增加又消失了。 如果残差变化有几个量级你就需要考虑停止计算并回到最后保存的较好的数 据文件。注意:粘性和密度的亚松驰是在每一次迭代之间的。而且,如果直接解焓方程而不 是温度方程(即:对 PDF 计算) ,基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚 松弛因子的值,你可以在解控制面板点击默认按钮。对于大多数流动,不需要修改默认亚松 弛因子。但是,如果出现不稳定或者发散你就需要减小默认的亚松弛因子了,其中压力、动 量、k 和 e 的亚松弛因子默认值分别为 0.2,0.5,0.5 和 0.5。对于 SIMPLEC 格式一般不需 要减小压力的亚松弛因子。在密度和温度强烈耦合的问题中,如相当高的 Rayleigh 数的自 然或混合对流流动,应该对温度和/或密度(所用的亚松弛因子小于 1.0)进行亚松弛。相反, 当温度和动量方程没有耦合或者耦合较弱时, 流动密度是常数, 温度的亚松弛因子可以设为 1.0。对于其它的标量方程,如漩涡,组分,PDF 变量,对于某些问题默认的亚松弛可能过 大,尤其是对于初始计算。你可以将松弛因子设为 0.8 以使得收敛更容易。 SIMPLE 与 SIMPLEC 比较 在 FLUENT 中,可以使用标准 SIMPLE 算法和 SIMPLEC(SIMPLE-Consistent)算法, 默认是 SIMPLE 算法,但是对于许多问题如果使用 SIMPLEC 可能会得到更好的结果,尤其 是可以应用增加的亚松驰迭代时,具体介绍如下: 对于相对简单的问题(如:没有附加模型激活的层流流动) ,其收敛性已经被压力速度 耦合所限制,你通常可以用 SIMPLEC 算法很快得到收敛解。在 SIMPLEC 中,压力校正亚 松驰因子通常设为 1.0,它有助于收敛。但是,在有些问题中,将压力校正松弛因子增加到 1.0 可能会导致不稳定。对于所有的过渡流动计算,强烈推荐使用 PISO 算法邻近校正。它 允许你使用大的时间步,而且对于动量和压力都可以使用亚松驰因子 1.0。对于定常状态问 题,具有邻近校正的 PISO 并不会比具有较好的亚松驰因子的 SIMPLE 或 SIMPLEC 好。对 于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用 PISO 倾斜校正。当你使用 PISO 邻 近校正时,对所有方程都推荐使用亚松驰因子为 1.0 或者接近 1.0。如果你只对高度扭曲的 网格使用 PISO 倾斜校正,请设定动量和压力的亚松驰因子之和为 1.0 比如:压力亚松驰因 子 0.3,动量亚松驰因子 0.7) 。如果你同时使用 PISO 的两种校正方法,推荐参阅 PISO 邻近 校正中所用的方法。 24 这个问题的意思是出现了回流, 这个问题相对于湍流粘性比的警告要宽松一些, 有些 case 可能只在计算的开始阶段出现这个警告,随着迭代的计算,可能会消失,如果计算一段时间 之后,警告消失了,那么对计算结果是没有什么影响的,如果这个警告一直存在,可能需要 作以下处理: 1.如果是模拟外部绕流,出现这个警告的原因可能是边界条件取得距离物体不够远,如 果边界条件取的足够远,该处可能在计算的过程中的确存在回流现象;对于可压缩流动,边 界最好取在 10 倍的物体特征长度之处;对于不可压缩流动,边界最好取在 4 倍的物体特征 长度之处。 2.如果出现了这个警告,不论对于外部绕流还是内部流动,可以使用 pressure-outlet 边 界条件代替 outflow 边界条件改善这个问题。

25 燃烧过程中经常遇到一个“头疼”问题是计算后温度场没什么变化?即点火问题,解决 计算过程中点火的方法有哪些?什么原因引起点火困难的问题? 这个问题确实比较常见,大概说一下自己的解决方法。 1) 点火问题。一般来说,对简单的问题我采取初始化时给一个较高温度的办法,当然, PATCH 也是很好的办法。对那些希望局部燃烧的问题,我是画网格的时候予以区分,然后 关闭反应项。 2)不着火的问题。原因比较复杂,可能是点火不成功,也可能是其他原因。对一个甲烷燃 烧问题,或许可以修改活化能来解决。另外就是对具体问题需要选合适的燃烧模型。 计算后温度场没有变化,说明化学反应根本没有发生! fluent 解决计算过程中的点火问题,是采用"patch"的方法在已经初始化的流场中设定一 个高温的点火区, 该选项中设定的温度值一定要高于燃料的最低点火温度 (例如甲烷最低点 火温度为 800K,这里就可以将其设定为 2000K 或 3000K) ,其余参数都可以和初始化时一 样。不要担心点火区的高温会对整个计算的影响! 在燃料点火和燃烧中,最关键的是燃烧反应机理,fluent 中可以采用一步或两步总体反应 (fluent 自带)或通过 import 导入正确的详细反应机理。在具体设置过程中,一定要注意: 在 species Model 中,Options 选项中共包含以下五个选项: inlet Diffusion; Diffusion Energy Source,; Full Multicomponent Diffusion; Thermal Diffusion; KINetics from reaction Design。 对于没有专门购买 KINetics 软件包的朋友来说,只能选前面四项,即通过 fluent 自带的 化学动力学程序来计算燃烧反应机理。如果选了最后一项,而你又没有专门购买 Reaction Design 的化学动力学软件包,那在计算过程中燃烧反应一定不会发生,也就是不能点火、 燃烧,计算后温度场自然就不会变化! (我最初也郁闷怎么就不能点火、燃烧呢!后来我的 一个朋友提醒我,才搞定) 26 什么叫问题的初始化?在 FLUENT 中初始化的方法对计算结果有什么样的影响?初始 化中的“patch”怎么理解? 问题的初始化就是在做计算时,给流场一个初始值,包括压力、速度、温度和湍流系数 等。理论上,给的初始场对最终结果不会产生影响,因为随着跌倒步数的增加,计算得到的 流场会向真实的流场无限逼近,但是,由于 Fluent 等计算软件存在像离散格式精度(会产 生离散误差)和截断误差等问题的限制,如果初始场给的过于偏离实际物理场,就会出现计 算很难收敛,甚至是刚开始计算就发散的问题。因此,在初始化时,初值还是应该给的尽量 符合实际物理现象。这就要求我们对要计算的物理场,有一个比较清楚的理解。 初始化中的 patch 就是对初始化的一种补充,比如当遇到多相流问题时,需要对各相的 参数进行更细的限制,以最大限度接近现实物理场。这些就可以通过 patch 来实现,patch 可以对流场分区进行初始化,还可以通过编写简单的函数来对特定区域初始化 27 什么叫 PDF 方法?FLUENT 中模拟煤粉燃烧的方法有哪些? 答:PDF 方法为概率密度函数法 FLUENT 中模拟煤粉燃烧的方法有非预混燃烧、有 限速率等概率密度函数输运输运方程方法(PDF 方法)是近年来逐步建立起来的描述湍流两

相流动的新模型方法。所谓的概率密度函数(Probability Density Function,简称 PDF)方法是基 于湍流场随机性和概率统计描述,将流场的速度、温度和组分浓度等特征量作为随机变量, 研究其概率密度函数在相空间的传递行为的研究方法。 PDF 模型介于统观模拟和细观模拟之间,是从随机运动的分子动力论和两相湍流的基 本守恒定律出发, 探讨两相湍流的规律, 因此可作为发展双流体模型框架内两相湍流模型的 理论基础。它实质上是沟通 E-L 模型和 E-E 模型的桥梁,可以用颗粒运动的拉氏分析通过 统计理论,即 PDF 方程的积分建立封闭的 E-E 两相湍流模型。 非预混湍流燃烧过程的正确模拟要求同时模拟混合和化学反应过程。FLUENT 提供了 四种反应模拟方法:即有限率反应法、混合分数 PDF 法、不平衡(火焰微元)法和预混燃 烧法。火焰微元法是混合分数 PDF 方法的一种特例。该方法是基于不平衡反应的,混合分 数 PDF 法不能模拟的不平衡现象如火焰的悬举和熄灭,NOx 的形成等都可用该方法模拟。 但由于该方法还未完善,在 FLUENT 只能适用于绝热模型。 对许多燃烧系统,辐射式主要的能量传输方式,因此在模拟燃烧系统时,对辐射能量的 传输的模拟也是非常重要的。在 FLUENT 中,对于模拟该过程的模型也是非常全面的。包 括 DTRM、P-1、Rosseland、DO 辐射模型,还有用 WSGG 模型来模拟吸收系数。 30.请参考帖子:http://www.efluid.com.cn/dvbbs/dispbbs.asp?boardID=61&ID=1246&page=2 这个问题我也一直在想,看到 simwe 上有人这么回答的: (顺便把相类似的问题的解答也放 在一起,方便大家一起解决这类的问题。 ) 答: 一. 残差波动的主要原因:1、高精度格式;2、网格太粗;3、网格质量差;4、流场 本身边界复杂,流动复杂;5、模型的不恰当使用。 二. 问:在进行稳态计算时候,开始残差线是一直下降的,可是到后来各种残差线都 显示为波形波动,是不是不收敛阿? 答:有些复杂或流动环境恶劣情形下确实很难收敛。计算的精度(2 阶) ,网格太疏,网 格质量太差,等都会使残差波动。经常遇到,一开始下降,然后出现波动,可以降低松弛系 数,我的问题就能收敛,但如果网格质量不好,是很难的。通常,计算非结构网格,如果问 题比较复杂,会出现这种情况,建议作网格时多下些功夫。理论上说,残差的震荡是数值迭 代在计算域内传递遭遇障碍物反射形成周期震荡导致的结果, 与网格亚尺度雷诺数有关。 例 如,通常压力边界是主要的反射源,换成 OUTFLOW 边界会好些。这主要根据经验判断。 所以我说网格和边界条件是主要因素。 三. 1、网格问题:比如流场内部存在尖点等突变,导致网格在局部质量存在问题,影响 收敛。 2、可以调整一下 courant number,courant number 实际上是指时间步长和空间步长 的相对关系,系统自动减小 courant 数,这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域,当局 部的流速过大或者压差过大时出错,把局部的网格加密再试一下。 在 fluent 中,用 courant number 来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说,随着 courant number 的从小到大的变化,收敛速度逐渐加快,但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题, 在计算的过程中,最好是把 courant number 从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如果 收敛速度较慢而且比较稳定的话,可以适当的增加 courant number 的大小,根据自己具体的 问题,找出一个比较合适的 courant number,让收敛速度能够足够的快,而且能够保持它的 稳定性。 四 . 另 外 , Fluent 官 方 论 坛 上 有 一 个 管 理 员 这 么 解 释 的 : http://university.fluent.com/forum/viewtopic.php?t=1887&sid=5228995e41f4763b95368f660d1a6 71b

1. Residual pattern in an unsteady simulation will be oscillatory. At each time-step, Fluent will try to converge residual values below the default limits set in the Residual Monitors panel. 2. In a steady simulation, ideally the residuals should not oscillate. Oscillating residuals may be due to wrong case setup. Following comments should help in reducing convergence trouble. a. Make sure that grid is of good quality. Please refer the section 6.2.2 of Fluent 6.3 Users Guide for more details on the grid quality http://www.fluentusers.com/fluent/doc/ori/html/ug/node155.htm b. Recheck all the boundary condition. c. If you are using turbulence model, please check the turbulence parameters on all inlet / outlet boundaries. Please refer to the following white paper for more details regarding the different turbulent boundary conditions: http://www.fluent.com/software/university/whitepapers/turbulent.pdf d. Try with better initial guess. 3. The detail about Grid Adaption is available in Chapter 26 of Fluent Users Guide: http://www.fluentusers.com/fluent6326/doc/ori/html/ug/node1071.htm 本人觉得可以重点参考第四个回答。另外,如果出现连续方程残差很高收敛慢的情况,首先 应该检查的是网格质量; 由于现在大量使用分块网格, 这时要看看两相邻块处的网格大小是 不是相差较大,也就是看看有没有出现 cell jump 的情况,相邻网格的大小最好不要超过 2 倍的关系,这时出现高连续方程残差的一个主要原因,这需要在划分网格时做好规划。 31.假扩散(false diffusion)的含义: 基本含义: 由于对流—扩散方程中一阶导数项的离散格式的截断误差小于二阶而引起较大数 值计算误差的现象。有的文献中将人工粘性(artificial viscosity)或数值粘性(numerical viscosity)视为它的同义词。 拓宽含义:现在通常把以下三种原因引起的数值计算误差都归在假扩散的名称下 1.非稳态项或对流项采用一阶截差的格式; 2.流动方向与网格线呈倾斜交叉(多维问题); 3.建立差分格式时没有考虑到非常数的源项的影响。 克服或减轻假扩散的格式或方法, 为克服或减轻数值计算中的假扩散(包括流向扩散及交叉扩散)误差,应当: 1. 采用截差阶数较高的格式; 2. 减轻流线与网格线之间的倾斜交叉现象或在构造格式时考虑到来流方向的影响。 3. 至于非常数源项的问题,目前文献中,还没有为克服这种影响而专门构造的格式,但是 高阶格式显然对减轻其影 32. FLUENT 轮廓(contour)显示过程中,有时候标准轮廓线显示通常不能精确地显示其细 节,特别是对于封闭的 3D 物体(如柱体) ,其原因是什么?如何解决? FLUENT 等高线(contour)显示过程中,可以通过调节显示的水平等级来调节其显示细节, Levels...最大值允许设置为 100.对于封闭的 3D 物体,可以通过建立 Surface,监视 Surface 上的量来显示计算结果。或者计算之后将结果导入到 Tecplot 中,作切片图显示。 33 如果采用非稳态计算完毕后,如何才能更形象地显示出动态的效果图?

对于非定常计算,可以通过创建动画来形象地显示出动态的效果图。 Solve->Animate->Define...,具体操作请参考 Fluent 用户手册。 34.GAUGE PRESSURE 就是静压。 GAUGE total PRESSURE 是总压。 这里需要强调一下 Gauge 为名义值, 什么意思呢?如果, INITIAL Gauge PRESSURE =0 那么 GAUGE PRESSURE 就是实际的静压 Pinf。 GAUGE total PRESSURE 是实际的总压 Pt。 如果 INITIAL Gauge PRESSURE 不等于零 GAUGE PRESSURE = Pinf - INITIAL Gauge PRESSURE GAUGE total PRESSURE = Pt - INITIAL Gauge PRESSURE 【转帖】Fluent 中几个压力之间的关系及定义 Fluent, 定义, 转帖, 压力, 关系 Fluent, 定义, 转帖, 压力, 关系 在 fluent 中会出现这么几个压力: Static pressure(静压) Dynamic pressure(动压) Total pressure(总压) 这几个压力是空气动力学的概念,它们之间的关系为: Total pressure(总压)= Static pressure(静压 z) + Dynamic pressure(动压) 滞止压力等于总压(因为滞止压力就是速度为 0 时的压力,此时动压为 0.) Static pressure(静压)就是你测量的,比如你现在测量空气压力是一个大气压 而在 fluent 中,又定义了两个压力:Absolute pressure(绝对压力) Relative pressure(参考压力) 还有两个压力: operating pressure(操作压力) gauge pressure(表压) 它们之间的关系为: Absolute pressure(绝对压力)= operating pressure(操作压力) + gauge pressure(表压) 上面几个压力实际上有些是一一对应的,只是表述上的差别,比如: Static pressure(静压) gauge pressure(表压) 例子: 定义操作压力 对于可压缩流动: 把操作压力设为 0 ,把表压看作绝对压力

35 在 FLUENT 结果的后处理过程中, 如何将美观漂亮的定性分析的效果图和定量分析示意 图插入到论文中来说明问题? 有三种方法来得到用于插入到论文的图片: 1.在 Fluent 中显示你想得到的效果图的窗口, 可以直接在任务栏中右键该窗口将其复制到剪 贴板,保存;或者打印到文件,保存。 2.在 Fluent 中,在你想要保存相关窗口的效果图时,首先激活效果图监视窗口,就是用鼠标 左键监视窗口,然后在 Fluent 中操作,Fluent->File->Hardcopy...,选择好你想要的图片格式, 然后就可以保存了。 3.将计算结果或者相关数据导入到 Tecplot 中,然后作出你想要的效果图,这种方法得出的

图片,个人感觉比 Fluent 得到的图片美观简洁大方。 补充一种方法: 用抓图软件可以随意抓取你想要的文件, 到了抓图软件中, 还可以根据需要来进行相关的处 理,使你的图看起来更顺眼。哈哈??我习惯用这个 在 Fluent 窗口输入,grid quality 然后回车,Fluent 会显示最主要的几个网格质量。 我输了—>grid quality 还有—>grid/quality 都提示 invalid command. 怎么在 fluent 6.2 中检查网格质量。 GAMBIT: EDIT-DEFAULTS-GRAPHICS-WINDOWS BACKGROUND COLOR-BLACK=>WHITE FLUENT: 1。在图形显示窗口的标题栏处点右键-PAGE SETUP-COLOR,首先选择要显示彩图或灰色 图,确定后在点标题栏处点右键-COPY TO CLIPBOARD,直接在 WORD 中粘贴 2。首先打开所要采集的图形,再 FILE-HARDCOPY,再进行设置,保存就行 两者适用: 截图,再反色

gambit 和 fluent 如何改背景颜色啊? GAMBIT: EDIT-DEFAULTS-GRAPHICS-WINDOWS BACKGROUND COLOR-BLACK=>WHITE FLUENT: 1。在图形显示窗口的标题栏处点右键-PAGE SETUP-COLOR,首先选择要显示彩图或灰色 图,确定后在点标题栏处点右键-COPY TO CLIPBOARD,直接在 WORD 中粘贴 2。首先打开所要采集的图形,再 FILE-HARDCOPY,再进行设置,保存就行 两者适用: 截图,再反色 流场计算完成以后,要把计算得出的流场加到报告中去,可 Fluent 的背景颜色是黑色的, 一般报告或书籍上插图的背景颜色都是白色或透明的,请问高手能不能修改 Fluent 视窗的 背景颜色啊?不能的话应如何处理这样的问题呢? 答:具体操作是这样的,右击窗口,选择 page setup,勾选 reverse foreground/background, 再将图片拷贝到画图板后背景就反色了。

这是目前大家常用的几种方法,欢迎补充! 36 在 DPM 模型中,粒子轨迹能表示粒子在计算域内的行程,如何显示单一粒径粒子的轨 道(如 20 微米的粒子)? 答:先按粒径大小显示颗粒轨迹,在后处理图上可以看到不同粒径颗粒的不同轨迹;记住需 要单独显示的颗粒轨迹的标号,再次显示颗粒轨迹时选择显示单一粒径的轨迹,比如:选择 标号为 5 的颗粒轨迹(假设标号为 5 的粒径即为 20 微米的粒) 。 首先选择 DMP 模型,在 set injection properties 面板中,选择 injection type 的类型为 single,然后设置初始条件,如位置(x,y,z),速度,直径(如 20 微米的粒子) ,温度,质量流

率等! 设定完成后, 你就可以行迭代了。 等气相和离散相收敛以后, 你就可以追踪粒子轨迹。 在 display 中打开 particle tracks 面板进行操作! 个人在做两相流时的方法,希望批评指正! 37 在 FLUENT 定义速度入口时,速度入口的适用范围是什么?湍流参数的定义方法有哪 些?各自有什么不同? 速度入口的边界条件适用于不可压流动,需要给定进口速度以及需要计算的所有标量 值。 速度入口边界条件不适合可压缩流动, 否则入口边界条件会使入口处的总温或总压有一 定的波动。 关于湍流参数的定义方法, 根据所选择的湍流模型的不同有不同的湍流参数组合, 具体 可以参考 Fluent 用户手册的相关章节, 也可以参考王福军的书 《计算流体动力学分析—CFD 软件原理与应用》的第 214-216 页 38 在计算完成后,如何显示某一断面上的温度值?如何得到速度矢量图?如何得到流线? 答:这些都可以用 tecplot 来处理,将 fluent 计算的 date 和 case 文件倒入到 tecplot 中, 断 面可以做切片,速度矢量图流线图直接就可以选择相应选项来查看 39.分离式求解器和耦合式求解器的适用场合是什么?分析两种求解器在计算效率与精度方 面的区别。 分离式求解器以前主要用于不可压缩流动和微可压流动,而耦合式求解器用于高速可压 流动。现在,两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动,但总的来讲,当 计算高速可压流动时,耦合式求解器比分离式求解器更有优势。 Fluent 默认使用分离式求解器,但是,对于高速可压流动,由强体积力(如浮力或者旋 转力)导致的强耦合流动,或者在非常精细的网格上求解的流动,需要考虑耦合式求解器。 耦合式求解器耦合了流动和能量方程, 常常很快便可以收敛。 耦合式求解器所需要的内存约 是分离式求解器的 1.5 到 2 倍,选择时可以根据这一情况来权衡利弊。在需要耦合隐式的时 候,如果计算机内存不够,就可以采用分离式或耦合显式。耦合显式虽然也耦合了流动和能 量方程,但是它还是比耦合隐式需要的内存少,当然它的收敛性也相应差一些。 需要注意的是,在分离式求解器中提供的几个物理模型,在耦合式求解器中是没有的。 这些物理模型包括:流体体积模型(VOF),多项混合模型,欧拉混合模型,PDF 燃烧模型, 预混合燃烧模型,部分预混合燃烧模型,烟灰和 NOx 模型,Rosseland 辐射模型,熔化和凝 固等相变模型,指定质量流量的周期流动模型,周期性热传导模型和壳传导模型等。 而下列物理模型只在耦合式求解器中有效,在分离式求解器中无效:理想气体模型,用户定 义的理想气体模型,NIST 理想气体模型,非反射边界条件和用于层流火焰的化学模型。 44 在计算区域内的某一个面(2D)或一个体(3D)内定义体积热源或组分质量源。如何把 这个 zone 定义出来?而且这个 zone 仍然是流体流动的。 答:在 gambit 中先将需要的 zone 定义出来,对于要随流体流动我觉得这个可以用动网格来 处理 在动网格设置界面 将这个随流体流动的 zone 设置成刚体 这样既可以作为 zone 不 影响流体流通 也可以随流体流动 只是其运动的 udf 不好定义 最好根据其流动规律编 动网格 udf 两种解决方法: 1.在 gambit 定义几何的时候就画出来两个体(或者面) 。 在 zone 定义的时候,两个部分都定为 fluid,fluent 不会把内部的边界定义为 wall,分别设

定不同的 zone 有不同的源项即可。 2.用 udf 定义源项,不用划分不同的 zone,在 udf 里面判断不同的区域而给出的对应的源 项。这种方法比较复杂,但是通用性好,可以给出自己定义的任意源项分布。 46.如何选择单、双精度解算器的选择? Fluent 的单双精度求解器适合于所有的计算平台,在大多数情况下,单精度求解器就能很好 地满足计算精度要求,且计算量小。 但在有些情况下推荐使用双精度求解器: 1,如果几何体包含完全不同的尺度特征(如一个长而壁薄的管) ,用双精度的; 2,如果模型中存在通过小直径管道相连的多个封闭区域,不同区域之间存在很大的压差, 用双精度。 3,对于有较高的热传导率的问题或对于有较大的长宽比的网格,用双精度。 Single-Precision and Double-Precision Solvers Both single-precision and double-precision versions of FLUENT are available on all computer platforms. For most cases, the single-precision solver will be sufficiently accurate, but certain types of problems may benefit from the use of a double-precision version. Several examples are listed below: 1.If your geometry has features of very disparate length scales (e.g., a very long, thin pipe), single-precision calculations may not be adequate to represent the node coordinates. 2.If your geometry involves multiple enclosures connected via small-diameter pipes (e.g., automotive manifolds), mean pressure levels in all but one of the zones can be quite large (since you can set only one global reference pressure location). Double-precision calculations may therefore be necessary to resolve the pressure differences that drive the flow, since these will typically be much smaller than the pressure levels. 3.For conjugate problems involving high thermal-conductivity ratios and/or high-aspect-ratio grids, convergence and/or accuracy may be impaired with the single-precision solver, due to inefficient transfer of boundary information

47 求解器为 flunet5/6 在设置边界条件时,specify boundary types 下的 types 中有三项关于 interior,interface,internal 设置,在什么情况下设置相应的条件?它们之间的区别是什么? interior 好像是把边界设置为内容默认的一部分;interface 是两个不同区域的边界区, 比如说 离心泵的叶轮旋转区和叶轮出口的交界面;internal;请问以上三种每个的功能?最好能举 一两个例子说明一下,因为这三个都是内部条件吧,好像用的很多。 interface,interior,internal boundary 区别? 在 Fluent 中,Interface 意思为“交接面” ,主要用途有三个:多重坐标系模型中静态区域与 运动区域之间的交接面的定义;滑移网格交接处的交接面定义,例如:两车交会,转子与定 子叶栅模型,等等,在 Fluent 中,interface 的交接重合处默认为 interior,非重合处默认为 wall;非一致网格交接处,例如:上下网格网格间距不同等。 Interior 意思为“内部的” ,在 Fluent 中指计算区域。 Internal 意思为“内部的” ,比如说内能,内部放射率等,具体应用不太清楚。 注:以上是看帮助文件和论坛上的说法,下面是 CFD-Online 上的一些说法,仅供参考。

the interface condition is needed for connecting different grid in a model, non matching interface, sliding mesh interface, and so on. Sliding mesh interface : use in the sliding mesh model, one part of the mesh will move regarding to the other. Different grid interface : for connecting different kind of grid without transition. for exemple, hexa with tetra without pyramidal element. Fluent interpolate the result a mesh interface from one grid to the other. Non matching interface : grid with diferent shape and/or with different position of their nodes. If you have the fluent tutorials take a look at the film cooling exemple. the interior condition is usefull if you have surfaces in you model which are part of the fluid. If you don't use interior condition gambit can considerer them as wall. the internal condition is quite the same as interior but it will be merge in the adjacent interiors in the final mesh if you use tgrid. I think that this condition is useless if you use gambit. 49.从字面的意思很好理解 axisymmetric 和 axisymmetric swirl 的差别:axisymmetric:是轴对 称的意思,也就是关于一个坐标轴对称,2D 的 axisymmetric 问题仍为 2D 问题。 而 axisymmetric swirl:是轴对称旋转的意思,就是一个区域关于一条坐标轴回转所产生的区 域,这产生的将是一个回转体,是 3D 的问题。在 Fluent 中使用这个,是将一个 3D 的问题 简化为 2D 问题,减少计算量,需要注意的是,在 Fluent 中,回转轴必须是 x 轴。 50.在设置速度边界条件时,提到了“Velocity formulation(Absolute 和 Relative)”都是指的动 量方程的相对速度表示和绝对速度表示,这两个速度如何理解? 在定义速度入口边界条件时,Reference Frame 中有 Absolute 和 Relative to Adjacent Cell Zone 的选项,关于这个,Fluent 用户手册上是这样写的: If the cell zone adjacent to the “ velocity inlet is moving, you can choose to specify relative or absolute velocities by selecting Relative to Adjacent Cell Zone or Absolute in the Reference Frame drop-down list. If the adjacent cell zone is not moving, Absolute and Relative to Adjacent Cell Zone will be equivalent, so you need not visit the list. ” 如果速度入口处的单元在计算的过程中有运动发生的情况(如果你使用了运动参考系或 者滑移网格) ,你可以选择使用指定相对于邻近单元区域的速度或在参考坐标系中的绝对速 度来定于入口处的速度; 如果速度入口处的相邻单元在计算过程中没有发生运动, 那么这两 种方法所定义的速度是等价的。 Specifying Relative or Absolute Velocity If the cell zone adjacent to the wall is moving (e.g., if you are using a moving reference frame or a sliding mesh), you can choose to specify velocities relative to the zone motion by enabling the Relative to Adjacent Cell Zone option. If you choose to specify relative velocities, a velocity of zero means that the wall is stationary in the relative frame, and therefore moving at the speed of the adjacent cell zone in the absolute frame. If you choose to specify absolute velocities (by enabling the Absolute option), a velocity of zero means that the wall is stationary in the absolute frame, and therefore moving at the speed of the adjacent cell zone--but in the opposite direction--in the relative reference frame. If you are using one or more moving reference frames, sliding meshes, or mixing planes, and you want the wall to be fixed in the moving frame, it is recommended that you specify relative

velocities (the default) rather than absolute velocities. Then, if you modify the speed of the adjacent cell zone, you will not need to make any changes to the wall velocities, as you would if you specified absolute velocities. Note that if the adjacent cell zone is not moving, the absolute and relative options are equivalent. 这 个 问 题 好 像 问 的 不 是 特 别 清 楚 , 在 Fluent6.3 中 , 问 题 出 现 的 这 个 Velocity formulation(Absolute 和 Relative) 设 置 , 应 该 是 设 置 求 解 器 时 出 现 的 选 项 , 在 使 用 Pressure-based 的求解器时,Fluent 允许用户定义的速度形式有绝对的和相对的,使用相对 的速度形式是为了在 Fluent 中使用运动参考系以及滑移网格方便定义速度,关于这两个速 度的理解很简单,可以参考上面的说明;如果使用 Density-based 的求解器,这个求解器的 算法只允许统一使用绝对的速度形式。 51 对于出口有回流的问题,在出口应该选用什么样的边界条件(压力出口边界条件、质量 出口边界条件等)计算效果会更好? 答:给定流动出口的静压。对于有回流的出口,压力出口边界条件比质量出口边界条件边界 条件更容易收敛。 压力出口边界条件压力根据内部流动计算结果给定。其它量都是根据内部流动外推出边 界条件。该边界条件可以处理出口有回流问题,合理的给定出口回流条件,有利于解决有回 流出口问题的收敛困难问题。 出口回流条件需要给定:回流总温(如果有能量方程) ,湍流 参数(湍流计算) ,回流组分质量分数(有限速率模型模拟组分输运) ,混合物质量分数及其 方差(PDF 计算燃烧) 。如果有回流出现,给的表压将视为总压,所以不必给出回流压力。 回流流动方向与出口边界垂直。 52 对于不同求解器,离散格式的选择应注意哪些细节?实际计算中一阶迎风差分与二阶迎 风差分有什么异同? 答:离散格式对求解器性能的影响: 控制方程的扩散项一般采用中心差分格式离散, 而对流项则可采用多种不同的格式进行 离散。Fluent 允许用户为对流项选择不同的离散格式(注意:粘性项总是自动地使用二阶精 度的离散格式)。默认情况下,当使用分离式求解器时,所有方程中的对流项均用一阶迎风 格式离散;当使用耦合式求解器时,流动方程使用二阶精度格式,其他方程使用一阶精度格 式进行离散。此外,当选择分离式求解器时,用户还可为压力选择插值方式。 当流动与网格对齐时,如使用四边形或六面体网格模拟层流流动,使用一阶精度离散格 式是可以接受的。 但当流动斜穿网格线时, 一阶精度格式将产生明显的离散误差(数值扩散)。 因此,对于 2D 三角形及 3D 四面体网格,注意使用二阶精度格式,特别是对复杂流动 更是如此。 一般来讲, 在一阶精度格式下容易收敛, 但精度较差。有时,为了加快计算速度, 可先在一阶精度格式下计算, 然后再转到二阶精度格式下计算。 如果使用二阶精度格式遇到 难于收敛的情况,则可考虑改换一阶精度格式。 对于转动及有旋流的计算,在使用四边形及六面体网格式,具有三阶精度的 QUICK 格 式可能产生比二阶精度更好的结果。但是,一般情况下,用二阶精度就已足够,即使使用 QUICK 格式,结果也不一定好。乘方格式(Power-law Scheme)一般产生与一阶精度格式相同 精度的结果。中心差分格式一般只用于大涡模拟,而且要求网格很细的情况。 Fluent 用户手册上的内容: First-Order Accuracy vs. Second-Order Accuracy When the flow is aligned with the grid (e.g., laminar flow in a rectangular duct modeled with a

quadrilateral or hexahedral grid) the first-order upwind discretization may be acceptable. When the flow is not aligned with the grid (i.e., when it crosses the grid lines obliquely), however, first-order convective discretization increases the numerical discretization error (numerical diffusion). For triangular and tetrahedral grids, since the flow is never aligned with the grid, you will generally obtain more accurate results by using the second-order discretization. For quad/hex grids, you will also obtain better results using the second-order discretization, especially for complex flows. In summary, while the first-order discretization generally yields better convergence than the second-order scheme, it generally will yield less accurate results, especially on tri/tet grids. See Section 25.22 for information about controlling convergence. For most cases, you will be able to use the second-order scheme from the start of the calculation. In some cases, however, you may need to start with the first-order scheme and then switch to the second-order scheme after a few iterations. For example, if you are running a high-Mach-number flow calculation that has an initial solution much different than the expected final solution, you will usually need to perform a few iterations with the first-order scheme and then turn on the second-order scheme and continue the calculation to convergence. Alternatively, full multigrid initialization is also available for some flow cases which allow you to proceed with the second-order scheme from the start. For a simple flow that is aligned with the grid (e.g., laminar flow in a rectangular duct modeled with a quadrilateral or hexahedral grid), the numerical diffusion will be naturally low, so you can generally use the first-order scheme instead of the second-order scheme without any significant loss of accuracy. Finally, if you run into convergence difficulties with the second-order scheme, you should try the first-order scheme instead. Other Discretization Schemes The QUICK and third-order MUSCL discretization schemes may provide better accuracy than the second-order scheme for rotating or swirling flows. The QUICK scheme is applicable to quadrilateral or hexahedral meshes, while the MUSCL scheme is used on all types of meshes. In general, however, the second-order scheme is sufficient and the QUICK scheme will not provide significant improvements in accuracy. ##If QUICK is used for hybrid meshes, it will be invoked only for quadrilateral and hexahedral cells. Second-order discretization will be applied to all other cells. A power law scheme is also available, but it will generally yield the same accuracy as the first-order scheme. The bounded central differencing and central differencing schemes are available only when you are using the LES and DES turbulence models, and the central differencing scheme should be used only when the mesh spacing is fine enough so that the magnitude of the local Peclet number (Equation25.3-3) is less than 1. A modified HRIC scheme (Section25.3.1) is also available for VOF simulations using either the implicit or explicit formulation. 53 对于 FLUENT 的耦合解算器,对时间步进格式的主要控制是 Courant 数(CFL) ,那么 Courant 数对计算结果有何影响? 答:courant number 实际上是指时间步长和空间步长的相对关系,系统自动减小 courant

数,这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域,当局部的流速过大或者压差过大时出错, 把局部的网格加密再试一下。 在 Fluent 中,用 courant number 来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说,随着 courant number 的从小到大的变化,收敛速度逐渐加快,但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题, 在计算的过程中,最好是把 courant number 从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如果 收敛速度较慢而且比较稳定的话,可以适当的增加 courant number 的大小,根据自己具体的 问题,找出一个比较合适的 courant number,让收敛速度能够足够的快,而且能够保持它的 稳定性。 54 在分离求解器中, FLUENT 提供了压力速度耦和的三种方法: SIMPLE, SIMPLEC 及 PISO, 它们的应用有什么不同? 在 FLUENT 中,可以使用标准 SIMPLE 算法和 SIMPLEC(SIMPLE-Consistent)算法, 默认是 SIMPLE 算法,但是对于许多问题如果使用 SIMPLEC 可能会得到更好的结果,尤其 是可以应用增加的亚松驰迭代时,具体介绍如下: 对于相对简单的问题(如:没有附加模型激活的层流流动) ,其收敛性已经被压力速度耦合 所限制,你通常可以用 SIMPLEC 算法很快得到收敛解。在 SIMPLEC 中,压力校正亚松驰 因子通常设为 1.0,它有助于收敛。但是,在有些问题中,将压力校正松弛因子增加到 1.0 可能会导致不稳定。 对于所有的过渡流动计算,强烈推荐使用 PISO 算法邻近校正。它允许你使用大的时间 步,而且对于动量和压力都可以使用亚松驰因子 1.0。对于定常状态问题,具有邻近校正的 PISO 并不会比具有较好的亚松驰因子的 SIMPLE 或 SIMPLEC 好。对于具有较大扭曲网格 上的定常状态和过渡计算推荐使用 PISO 倾斜校正。 当你使用 PISO 邻近校正时,对所有方程都推荐使用亚松驰因子为 1.0 或者接近 1.0。如 果你只对高度扭曲的网格使用 PISO 倾斜校正,请设定动量和压力的亚松驰因子之和为 1.0 比如:压力亚松驰因子 0.3,动量亚松驰因子 0.7) 。如果你同时使用 PISO 的两种校正方法, 推荐参阅 PISO 邻近校正中所用的方法。 55 对于大多数情况,在选择压力插值格式时,标准格式已经足够了,但是对于特定的某些 模型使用其它格式有什么特别的要求? 答:压力插值方式的列表只在使用 Pressure-based 求解器中出现。一般情况下可选择 Standard;对于含有高回旋数的流动,高 Rayleigh 数的自然对流,高速旋转流动,多孔介质 流动, 高曲率计算区域等流动情况, 选择 PRESTO 格式; 对于可压缩流动, 选择 Second Order; 当然也可以选择 Second Order 以提高精度;对于含有大体力的流动,选择 Body Force Weighted。 注意:Second Order 格式不可以用于多孔介质;在使用 VOF 和 Mixture 多相流模型时,只能 使用 PRESTO 或 Body Force Weighted 格式。 关于压力插值格式的详细内容,请参考 Fluent 用户手册。 Interpolation schemes for calculating cell-face pressures when using the segregated solver in FLUENT are available as follows: Standard – The default scheme; reduced accuracy for flows exhibiting large surface-normal pressure gradients near boundaries (but should not be used when steep pressure changes are present in the flow – PRESTO! scheme should be used instead.) PRESTO! – Use for highly swirling flows, flows involving steep pressure gradients (porous media,

fan model, etc.), or in strongly curved domains Linear – Use when other options result in convergence difficulties or unphysical behavior Second-Order – Use for compressible flows; not to be used with porous media, jump, fans, etc. or VOF/Mixture multiphase models Body Force Weighted – Use when body forces are large, e.g., high Ra natural convection or highly swirling flows 56.计算流体力学中在设定初始条件和边界条件的时候总是要先选择一组湍流参数,并给出 其初值。如何选择并给出这些初值呢?有什么经验公式或者别的好的办法吗? 由于回答之中包含一些参数的计算公式,为了更好地解释这个问题,请参考附件中的文档, 文档取自流体中文网翻译整理的《FLUENT 全攻略》 ,在此表示感谢。 57.讨论在数值模拟过程中采用四面体网格计算效果好,还是采用六面体网格更妙呢? 在 2D 中,FLUENT 可以使用三角形和四边形单元以及它们的混合单元所构成的网格。 在 3D 中,它可以使用四面体,六面体,棱锥,和楔形单元所构成的网格。选择那种类型的 单元取决于你的应用。当选择网格类型的时候,应当考虑以下问题: 设置时间(setup time) 计算成本(computational expense) 数值耗散(numerical diffusion ) 1.设置时间 在工程实践中,许多流动问题都涉及到比较复杂的几何形状。一般来说,对于这样的问 题,建立结构或多块(是由四边形或六面体元素组成的)网格是极其耗费时间的。所以对于 复杂几何形状的问题,设置网格的时间是使用三角形或四面体单元的非结构网格的主要动 机。然而,如果所使用的几何相对比较简单,那么使用哪种网格在设置时间方面可能不会有 明显的节省。 如果你已经有了一个建立好的结构代码的网格,例如 FLUENT 4,很明显,在 FLUENT 中使用这个网格比重新再生成一个网格要节省时间。这也许是你在 FLUENT 模拟中使用四 边形或六面体单元的一个非常强的动机。 注意, 对于从其它代码导入结构网格, 包括 FLUENT 4,FLUENT 有一个筛选的范围。 2.计算成本 当几何比较复杂或流程的长度尺度的范围比较大的时候,可以创建是一个三角形/四面 体网格,因为它与由四边形/六面体元素所组成的且与之等价的网格比较起来,单元要少的 多。这是因为一个三角形/ 四面体网格允许单元群集在被选择的流动区域中,而结构四边形 /六面体网格一般会把单元强加到所不需要的区域中。对于中等复杂几何,非结构四边形/六 面体网格能构提供许多三角形/ 四面体网格所能提供的优越条件。 在一些情形下使用四边形/六面体元素是比较经济的,四边形/六面体元素的一个特点是 它们允许一个比三角形/四面体单元大的多的纵横比。一个三角形/ 四面体单元中的一个大 的纵横比总是会影响单元的偏斜(skewness) ,而这不是所希望的,因为它可能妨碍计算的 精确与收敛。所以,如果你有一个相对简单的几何,在这个几何中流动与几何形状吻合的很 好,例如一个瘦长管道,你可以运用一个高纵横比的四边形/六面体单元的网格。这个网格 拥有的单元可能比三角形/ 四面体少的多。 3.数值耗散 在多维情形中,一个错误的主要来源是数值耗散,术语也为伪耗散(false diffusion)。之 所以称为“伪耗散”是因为耗散不是一个真实现象,而是它对一个流动计算的影响近似于增

加真实耗散系数的影响。 关于数值耗散的观点有: 当真实耗散小,即情形出现对流受控时(即本身物理耗散比较小时) ,数值的耗散是最 值得注意的。 关于流体流动的所有实际的数值设计包括有限数量的数值耗散。 这是因为数值耗散起于 切断错误,而切断错误是一个表达离散形式的流体流动方程的结果。 用于 FLUENT 中的二阶离散方案有助于减小数值耗散对解的影响。 数值耗散的总数反过来与网格的分解有关。 因此, 处理数值耗散的一个方法是改进网格。 当流动与网格相吻一致时,数值耗散减到最小。 最后这一点与网格的选择非常有关。很明显,如果你选择一个三角形/ 四面体网格,那 么流动与网格总不能一致。另一方面,如果你使用一个四边形/六面体网格,这种情况也可 能会发生,但对于复杂的流动则不会。在一个简单流动中,例如过一长管道的流动,你可以 依靠一个四边形/六面体网格以尽可能的降低数值的耗散。在这种情形,使用一个四边形/六 面体网格可能有些有利条件,因为与使用一个三角形/ 四面体单元比起来,你将能够使用比 较少的单元而得到一个更好的解。 58 如何将自己用 C 语言编辑的程序导入到 FLUENT 中?在利用 UDF 编写程序时需注意哪 些问题? 我一般用 txt 文件进行 UDF 编程,之后将文件改为.c 文件 将程序导入到 Fluent 中利用编译功能,具体操作 在 fluent 中的 Define -> Use-Defined -> Compiled 打开之后,选择 source files 下面的 Add..., 找到编写好的.c 文件打开,点击 Build,就会生成一个以 liberary name 命名的文件夹,编译 好的资料就放在这个文件夹里面,最后点击 load 就会将编译好的内容导入到 Fluent 中,这 样你在有 UDF 选项的下拉菜单中就会看到你编好的程序名称。 利用 UDF 编程和 C 语言编程很相似,所以最好知道一些 C 语言编程的基础,再掌握一些 Fluent 的 UDF 固有的一些命令,基本上一些简单的程序就都没问题了。 59.在 UDF 中 compiled 型的执行方式和 interpreted 型的执行方式有什么不同? 编译型 UDF: 采用与 FLUENT 本身执行命令相同的方式构建的。 采用一个称为 Makefile 的脚本来引导 c 编译器构造一个当地目标编码库(目标编码库包含有将高级 c 语言源代码转换为机器语 言。 )这个共享库在运行时通过“动态加载”过程载入到 FLUENT 中。目标库特指那些使 用的计算机体系结构,和运行的特殊 FLUENT 版本。因此,FLUENT 版本升级,计算机操 作系统改变以及在另一台不同类型的计算机上运行时,这个库必须进行重构。 编译型 UDF 通过用户界面将原代码进行编译,分为两个过程。这两个过程是:访问编译 UDF 面板,从源文件第一次构建共享库的目标文件中;然后加载共享库到 FLUENT 中。 采用与 FLUENT 本身执行命令相同的方式构建的。 采用一个称为 Makefile 的脚本来引导 c 编译器构造一个当地目标编码库(目标编码库包含有将高级 c 语言源代码转换为机器语 言。 )这个共享库在运行时通过“动态加载”过程载入到 FLUENT 中。目标库特指那些使 用的计算机体系结构,和运行的特殊 FLUENT 版本。因此,FLUENT 版本升级,计算机操 作系统改变以及在另一台不同类型的计算机上运行时,这个库必须进行重构。 编译型 UDF 通过用户界面将原代码进行编译,分为两个过程。这两个过程是:访问编译 UDF 面板,从源文件第一次构建共享库的目标文件中;然后加载共享库到 FLUENT 中。 解释型 UDF:

解释型 UDF 同样也是通过图形用户界面解释原代码,却只有单一过程。这一过程伴随着运 行,包含对解释型 UDF 面板的访问,这一面板位于源文件中的解释函数。 在 FLUENT 内部, 源代码通过 c 编译器被编译为即时的、 体系结构独立的机器语言。 UDF 调 用时,机器编码通过内部模拟器或者解释器执行。额外层次的代码导致操作不利,但是允许 解释型 UDF 在不同计算结构,操作系统和 FLUENT 版本上很容易实现共享。如果迭代速 度成为焦点时,解释型 UDF 可以不用修改就用编译编码直接运行。 解释型 UDF 使用的解释器不需要有标准的 c 编译器的所有功能。特别是解释型 UDF 不含 有下列 C 程序语言部分: goto 语句声明;无 ANSI-C 语法原形;没有直接数据结构引用;局部结构的声明;联合函 数指针;函数阵列; 解释型 UDF 与编译型 UDF 的区别: 在解释型与编译型 UDF 之间的主要的不同之处是很重要的,例如当你想在 UDF 中引进新 的数据结构时。 解释型不能通过直接数据引用获得 FLUENT 解算器的数据;只能间接的通过 FLUENT 预先提供的宏来获取数据。具体请参考第 7 章。 在解释型与编译型 UDF 之间的主要的不同之处是很重要的,例如当你想在 UDF 中引进新 的数据结构时。 解释型不能通过直接数据引用获得 FLUENT 解算器的数据;只能间接的通过 FLUENT 预先提供的宏来获取数据。具体请参考第 7 章。 总结一下,当选择写解释型或者编译型 UDF 时,记住以下几条: 解释型 UDF:对别的运行系统是可移植的,可以作为编译型运行,不需要 c 编译器,比编 译型的要慢,在使用 C 程序语言时有限制,不能链接到编译系统或者用户库,只能通过预 先提供的宏访问 FLUENT 中存储的数据。 编 译 型 UDF : 运 行 要 快 于 解 释 型 UDF , 对 C 程 序 语 言 没 有 限 制 , 可 以 使 用 任 何 ANSI-compliant c 编译器进行编译,可以调用其他语言写的函数(特别是独立于系统和编译 器的) ,如果包含某些解释器不能处理的 c 语言部分时用解释型 UDF 是不行的。 总之,当决定哪一类型的 udf 应用到你的模型时: 对小的,直接的函数用解释型;对复杂函数使用编译型。 60 在用 gambit 的时候,导入 pro/e 的 stp 文件后,在消去最短边的时候,有些最短边不能消 去,其是空间线段,用面 merge 的方法和连接点的方法都不行,请问该怎么消去这类短边? 答:我觉得这些短边是由于 Pro/e 的精度产生的,如果直接导入到 Gambit,然后划分网 格,总会出现一些小的犄角,一些小的短边,这些地方的网格质量是非常的差,我一般的做 法都是,导入到 Gambit,将所有的线在原位置复制,删掉导入的体,再将线缝合成面,再缝 合成体,这样就可以除去那些短边,小角度的问题了。 也就是将导入的体,由于精度原因,在 gambit 里面不适用,需要自己缝合! 61 FLUENT help 和 GAMBIT help 能教会我们(特别是刚入门的新手)学习什么基本知识? 答:可以了解其基本原理和基本的操作。不过我觉得对于新手熟悉软件最好的还是 tutorial guide

62 FLUENT 如何做汽车外流场计算的模拟?并且怎么可以得到汽车的阻力系数和升力系 数? 答:汽车的外流场分析,一般模拟的是汽车在一定行使速度的情况下,汽车的阻力系数和升 力系数, 以及由此延伸计算得到的阻力、 升力等, 因此, 入口边界条件可以给定相对的风速, 然后在求解的过程中 Monitor 各个部分的 lift force 和 drag force。 63 FLUENT 模拟飞行器外部流场,最高 MA 多少时就不准确了?MA 达到一定的程度做模 拟需注意哪些问题? 答:不准确的标准是什么?没有判断标准就没办法判断。一般来说 fluent 计算马赫数大于 3~5 之后就不是很理想了(不过相信版本越新结果越好) 。计算的时候应该从低马赫数慢慢 往上算。比如说如果计算马赫数是 5 的话,就在马赫数 4 的计算结果上算。另外,求解器需 选择耦合和显式的。 (对于 6.3 来说,选择基于密度的求解器) 64 在用 gambit 建模, 保存成*.msh 文件时总是出现 No entity 的错误: Continuum Entity fluid does not contain any valid entity and is not written! Boundary Entity wall does not contain any validentity and is not written! 不知道是什么问题?产生的原因是什么?如何解决? 曾经也碰到过此类问题,问题出在做 2 维网格输出时要将 Export 2-D(X-Y) Mesh 选项选上 65 在做燃烧模拟的时候,入口燃料温度定义为蒸发/离解开始时的温度(也就是,为离散 相材料指定的蒸发温度 “Vaporization Temperature”, ) 这是指水分蒸发温度吗?一般是多少? Vaporization Temperature 如果是煤可以理解为挥发份析出的温度,当然不同的煤挥发份析出 的温度不同,通常在 400-500 度左右 68.做飞机设计时,经常计算一些翼型,可是经常出现计算出来的阻力是负值,出现负值究 竟是什么原因,是网格的问题还是计算参数设置的问题? 如果这个问题对于某个人经常出现的话,那就比较奇怪了,阻力是负值,难道就是传说 中的前缘吸力现身?呵呵,只是开个玩笑:,估计肯定是计算错了或者是设置错了。在飞机 ) 翼型气动里面,阻力主要有两种成份:压差阻力和摩擦阻力。应该是正值的。 排除是计算过程的其他问题,我觉得在使用 Fluent 进行这方面的计算时,需要注意两个 方面: 1.参考值的设置,也就是 Report->Reference Values... 这些参考值,是用来计算 Re,以及升力,阻力,力矩系数所要用到的。如果设置不当,即 使计算过程是对的,所得到的升阻力等系数也是不对的。对于 2D 翼型仿真计算,比较容易 出错的就是里面的 Area 该写什么, 单位是平方米, 这里应该填写翼型的弦长 (Chord Length) , The area here is actually area per unit depth;就是每单位展长的面积。 2.在监视力的时候,关于力的矢量方向设置,Solve->Monitor->Force... 这个矢量方向千万不要小看,不能填错,填错了就可能出现阻力是负值的错误,Fluent 之前 的版本所附带的例子,关于 NACA0012 翼型的计算中,这里的矢量就设置错了,受错误例 子的影响, 韩占忠那本书中三角形翼型的那个例子也设置错误, 在书的第 112 页的第 6 步的 第(7)小步就设置错误,升力系数的力方向矢量,应该是 X=-0.087155,Y=0.996195;前 面他也写到要注意: 要确保阻力和升力分别与来流平行和垂直, 那么这两个力矢量肯定是垂 直的了,那么这两个矢量的点乘就肯定等于零了;所幸的是,在 Fluent6.3 版本的例子中, 这个错误已经改正过来了。

70 边界条件中湍流强度怎么设置:入口边界条件中的湍流强度和出口边界条件中的回流湍 流强度怎么设置?是取默认值 10%吗? 答:不同的模型需要设置不同的湍流参数。有的需要根据你已知的条件设置!对于 边界 条件中湍流强度 I 设置,I 是可以通过计算得出来的, I=u,/u =0.16(ReDH)^(-1/8) 其中 u,和 u 分别为湍流脉动速度和平均速度,ReDH 为按水力直径 DH 计算得到的 Reynolds 数,Reynolds 数可以通过速度,水力直径 DH 以及运动黏度得出。 对于出口边界条件中的回流湍流强度,我觉得也是这样。希望不同观点的批评指正! yjs808 补充: 关于边界条件中湍流量的设置, 我觉得 Fluent User's Guide 的 7.2.2 Determining Turbulence Parameters 里讲的很好,大家最好能看看。 湍流强度 I 的设置要分两种情况的,一种是内部流动,比如说管流,等等,这种情况 下,可以使用上面给出的那个公式进行计算;另一种是外部流动,也就是外部绕流,比如说 机翼绕流,这个时候就不能使用那个公式计算 I 了,如果是模拟风洞中机翼绕流情况,湍流 强度要结合风洞的具体特征指定,一般的低湍流度风洞,I 能低至 0.05%。 特征长度尺度 L 也分为好几种情况,手册上讲述的很清楚,我就不再重复了。对于湍 流量的设置,请大家予以重视,因为这对计算影响比较大,设置不合适,可能会导致计算发 散;另外,如果设置的不接近真实情况,结果也会相差较大。 71 关于 Injection 中的 Total Flow rate:injection 选 surface,此时选了好几个面(面积不一定 完全相同,但颗粒的入口速度相同) ,那 Total Flow Rate 是指几个面的总流量还是某一个面 的啊?只能处理完全相同的面吗? 答: “面射流源”Injection 中的 Total Flow rate(总质量流率)为从所定义的面上喷射的总流 率,即为某一指定面的总流率,而不是所有面的流率之和。若需要处理几个大小不同的面射 流源, 可通过定义好的喷射颗粒的面积之间的比例来缩放每一个面射流源的质量流率。 为此, 可在 Point Properties 下选定 Flow Rate By Face Area 选项即可。 74 大概需要划分 100 万个左右的单元,且只计算稳态流动,请问这样的问题 PC 机上算的 了吗?如果能算至少需要怎样的计算机配置呢? 答:一般来说,按照 1000 个节点对 1MB 内存这样预估就差不多了,只计算稳态流动,pc 机应该差不多了,不过因为一般的 pc 机可能在连续计算 5、6 天之后就出现浮点运算错误, 所以如果计算不是很复杂,采用的求解器和湍流模型不是太好计算资源,应该还是可以的。 如果使用 pc 机计算,建议至少采用 2GB 内存,主板最好固态电容,不易爆浆,电源最好功 率大点,应该差不多了,现在流行四核 cpu 的,可以考虑使用四核的,这样的配置下来也不 比服务器差多少。 76 GAMBIT 划分三维网格后,怎样知道结点数?如何知道总生成多少网格(整个模型)? 答: 1. 可以利用 Gambit 网格中的 summarize 命令就可以得到所画的网格的详细信息,包 括某一个体的网格信息和总共的网格信息。 2. 也可以将网格读入 Fluent 后,通过 grid->info->size 来看。 77 在 FLUENT 的后处理中可以显示一个管道的。 某个标量的。 圆截面平均值沿管道轴线 (中 心线)的变化曲线吗?何显示空间某一点的数值呀(比如某一点温度)? 答:可以。先创建一条 ling(中心线) ,然后在 xyplot 中生成曲线 这样显示的是该标量在中心线上的数值分布吧,不是截面平均值。

正确的方法应该是输入命令画曲线 命令输入状态下直接按回车 —>plot —>c-a-a (就是 circum-average-axial) 再空按回车显示可以选择的值(从温度到 nusselt 数应有尽有) 比如输入>temp (温度) —>100 (轴向数据点个数) —>filename.txt (文件名,随便取) —>no (不知道什么,order point) 然后在 plot-file 里选择输出就可以了 另定义空间点的方法为 surface-point,输入点的坐标或者直接在网格上标记,然后就能在 后处理时看到这个点的选项了。 80 如何在 gambit 中输入 cad 和 Pro/e 的图形?如何将 FLUNET 的结果 EXPORT 成 ANSYS 的文件? 答: autocad 需要将图形转化为 sat 格式, pro/e 可以将文件转化为 igse 或者 stp 格式。 fluent 在 的 flie/export 中可以选择导出 ansys 格式的文件 81 入口和出口处的 k 和 epsilon 值怎么设置? Key:Fluent User Guide 中介绍: k=1.5*(u_avg*I)^2;其中,u_avg 为流动的平均速度;I 为湍流强度,按下式近似计算: I=0.16*(Re_DH)^(-1/8)。 epsilon=C_mu^(3/4)*k^(3/2)/l;其中,C_mu 为湍流模型中指定的经验常数(近似为 0.09) ;k 按上式计算;l 为湍流尺度,按下式计算:l=0.07L;L 为可按水力学直径近似计算。 85 组分定义:请问气道中流体为氢气和氮气,该流体定义时,该定义成混和气体呢,还是 多相气体? Key:要看计算的目的是什么。一般计算,可定义成混合气体;若涉及到组分计算,要定义 成多相气体。 87 courant 数:在模拟高压的流场的时候,迭代的时候总是自动减小其数值,这是什么原因造 成的,为什么?怎么修改? 答:这是流场的压力梯度较大,Fluent 自身逐步降低时间步长,防止计算发散。我一般的处 理办法是:先将边界条件上的压力设置较低点,使得压力梯度较小一点,等到收敛的感觉差 不多,在这个基础上,逐渐把压力增大,这样就不容易发散。 95 可以用左键转动云图,但想用中键拖动其位置时,Fluent 显示如下错误信息: Error message from graphics function Show_Selection_Source: Can't 'Show' - the 'locater' has been deleted 这样有什么问题呢? 答:好像中键只能放大和缩小,不能拖动的吧 98 Gambit 的网格相连问题:如果物体是由两个相连的模型所结合,一个的网格划分比较

密、另一个比较稀疏,用 Gambit 有办法将两个网格密度不同的物体,相连在一起吗? 请参考第 16 题答案。将两种网格交界的地方设置成一对 interface 即可。 100 在 FLUENT 里定义流体的密度时,定义为不可压理想流体是用在什么地方呀,讲义上 说是用于可变密度的不可压流动,不知如何理解? 答:define/matirial 中定义。可变密度的不可压缩流动,就是说在该流动下,流体介质的密 度可以认为不变。比如说空气在流速在 0.3 马赫的情况下都可以认为是密度不变的 101 已经建好的模型,想修改一些尺寸,但不知道顶点的座标,请问如何在 gambit 中显示 点的座标? 答:在 gambit 中的 geometr-〉vortex->summarize vortices 即可显示点的坐标。 首先说一下 CFD 的基本思想:把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场,如速度场,压力场等, 用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替, 通过一定的原则和方式建立起关于这些离 散点上场变量之间关系的代数方程组,然后求解代数方程组获得场变量的近似值。 然后,我们再讨论以下这些题目。 离散化的目的: 我们知道描述流体流动及传热等物理问题的基本方程为偏微分方程, 想要得 它们的解析解或者近似解析解,在绝大多数情况下都是非常困难的,甚至是不可能的,就拿 我们熟知的 Navier-Stokes 方程来说,现在能得到的解析的特解也就 70 个左右;但为了对这 些问题进行研究,我们可以借助于我们已经相当成熟的代数方程组求解方法,因此,离散化 的目的简而言之, 就是将连续的偏微分方程组及其定解条件按照某种方法遵循特定的规则在 计算区域的离散网格上转化为代数方程组,以得到连续系统的离散数值逼近解。 计算区域的离散及通常使用的网格:在对控制方程进行离散之前,我们需要选择与控制 方程离散方法相适应的计算区域离散方法。 网格是离散的基础, 网格节点是离散化的物理量 的存储位置,网格在离散过程中起着关键的作用。网格的形式和密度等,对数值计算结果有 着重要的影响。一般情况下,二维问题,有三角形单元和四边形,三位问题中,有四面体, 六面体,棱锥体,楔形体及多面体单元。网格按照常用的分类方法可以分为:结构网格,非 结构网格,混合网格;也可以分为:单块网格,分块网格,重叠网格;等等。上面提到的计 算区域的离散方法要考虑到控制方程的离散方法,比如说:有限差分法只能使用结构网格, 有限元和有限体积法可以使用结构网格也可以使用非结构网格。 控制方程的离散及其方法: 上面已经提到了离散化的目的, 控制方程的离散就是将主控 的偏微分方程组在计算网格上按照特定的方法离散成代数方程组, 用以进行数值计算。 按照 应变量在计算网格节点之间的分布假设及推到离散方程的方法不同, 控制方程的离散方法主 要有:有限差分法,有限元法,有限体积法,边界元法,谱方法等等。这里主要介绍最常用 的有限差分法,有限元法及有限体积法。 (1)有限差分法(Finite Difference Method,简称 FDM)是数值方法中最经典的方法。 它是将求解域划分为差分网格, 用有限个网格节点代替连续的求解域, 然后将偏微分方程 (控 制方程)的导数用差商代替,推导出含有离散点上有限个未知数的差分方程组。求差分方程 组(代数方程组)的解,就是微分方程定解问题的数值近似解,这是一种直接将微分问题变 为代数问题的近似数值解法。这种方法发展较早,比较成熟,较多用于求解双曲型和抛物型 问题(发展型问题) 。用它求解边界条件复杂,尤其是椭圆型问题不如有限元法或有限体积 法方便。 (2)有限元法(Finite Element Method,简称 FEM)与有限差分法都是广泛应用的流 体力学数值计算方法。有限元法是将一个连续的求解域任意分成适当形状的许多微小单元, 并于各小单元分片构造插值函数,然后根据极值原理(变分或加权余量法) ,将问题的控制

方程转化为所有单元上的有限元方程, 把总体的极值作为个单元极值之和, 即将局部单元总 体合成, 形成嵌入了指定边界条件的代数方程组, 求解该方程组就得到各节点上待求的函数 值。有限元法的基础是极值原理和划分插值,它吸收了有限差分法中离散处理的内核,又采 用了变分计算中选择逼近函数并对区域积分的合理方法, 是这两类方法相互结合, 取长补短 发展的结果。它具有广泛的适应性,特别适用于几何及物理条件比较复杂的问题,而且便于 程序的标准化。对椭圆型问题(平衡态问题)有更好的适应性。有限元法因求解速度较有限 差分法和有限体积法满, 因此, 在商用 CFD 软件中应用并不普遍, 目前的商用 CFD 软件中, FIDAP 采用的是有限元法。而有限元法目前在固体力学分析中占绝对比例,几乎所有的固 体力学分析软件都是采用有限元法。 (3)有限体积法(Finite Volume Method,简称 FVM)是近年发展非常迅速的一种离散 化方法,其特点是计算效率高。目前在 CFD 领域得到了广泛的应用。其基本思路是:将计 算区域划分为网格, 并使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积; 将待解的微分方程 (控 制方程) 对每一个控制体积分, 从而得到一组离散方程。 其中的未知数是网格点上的因变量, 为了求出控制体的积分, 必须假定因变量值在网格点之间的变化规律。 从积分区域的选取方 法看来,有限体积法属于加权余量法中的子域法,从未知解的近似方法看来,有限体积法属 于采用局部近似的离散方法。简言之,子域法加离散,就是有限体积法的基本方法。 各种离散化方法的区别:简短而言,有限元法,将物理量存储在真实的网格节点上,将 单元看成由周边节点及型函数构成的统一体; 有限体积法往往是将物理量存储在网格单元的 中心点上, 而将单元看成围绕中心点的控制体积, 或者在真实网格节点上定义和存储物理量, 而在节点周围构造控制题 103 能否同时设置进口和出口都为压力的边界条件?在这样的边界条件设置情况下发现没 有收敛,研究的物理模型只是知道进口和出口的压力,不知道怎么修改才能使其收敛? 答:当然可以同时设置进口和出口都为压力的边界条件。如果没有收敛,需要首先看看 求解器、湍流模型、气体性质和边界条件时有没有出现 warning;其次,还是我上边的帖子 所说的,对于可压流动,采用压力边界条件,不能一下把压力和温度加到所需值,应该首先 设置较低的压力或温度,然后逐渐增大,最后达到自己所需的值。 104 在 FLUENT 计算时,有时候计算时间会特别长,为了避免断电或其它情况影响计算, 应设置自动保存功能, 如何设置自动保存功能?在非定常计算中读入自动保存文件时如下出 现问题: Writing "F:\propane\16\160575.cas"... Error: sopenoutputfile&: unable to open file for output Error Object: "F:\propane\16\160575.cas" Error: Error writing "F:\propane\16\160575.cas". Error Object: #f 非定常的,算了一段之后停下来,改天继续算的时候,自动保存的时候出现问题,请问如何 解决? 答: File->write->Autosave 就可以实现自动保存, 自动保存的是 date 文件阿, 你的怎么是 CASE 文件? 只要你在写自动保存文件的时候,文件名另取一个就行,比如 Writing "F:\propane\16\160575_1.cas"... 105 Gambit 划分时运动部分与静止部分交接面:一个系统的两块,运动部分与静止部分交

接部分近似认为没有空隙(无限小,虽然实际上是不可能的) ,假设考虑做成一个实体,那 么似乎要一起运动或静止; 假设分开做成两个实体, 那么交接处的两个不完全重合的面要设 为 WALL 还是什么呢,设成 WALL 不就不能过流了吗? 将这一对接触面设置成 Interface 就行了,具体请参考第 47 题的解答。 106 在计算模拟中,continuity 总不收敛,除了加密网格,还有别的办法吗?别的条件都已 经收敛了,就差它自己了,还有收敛的标准是什么?是不是到了一定的尺度就能收敛了,比 如 10-e5 具体的数量级就收敛了。 答: continuity 是质量残差,具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别,如果别的 条件收敛了,就差它。可以点 report, 打开里面 FLUX 选项,算出进口与出口的质量流量 差,看它是否小于 0.5%.如果小于,可以判断它收敛. 个人觉得没有统一的收敛标准,具体问题有不同的标准! 108 想把 gambit 的图形保存成图片,可是底色总是黑色,怎么改为白色呀。用 windows 中 画图板的反色,好像失真很多。如何处理? 答:首先点开 GAMBIT 的 EDIT 菜单,其次点 GRAPHICS,在下拉列表中点到 WINDOWS BACKGROUND COLOR BLACK 一项 在下面 VALUE 中填写 WHITE,再点左面的 MODIFY,就可以了. 110. 在分析一个转轮时,想求得转轮的转矩,不知道 fluent 中有什么方法可以提供该数据。 本来想到用叶片上面的压力乘半径,然后做积分运算,但是由于叶片正反壁面统一定义的, 即全部定义为 wall-rn1,所以分不出方向来了。 答:report/force/moment 定义需要计算的面和旋转中心就 ok 了 111. 如何在 gambit 中实现坐标轴的变换:有一个三维的网格,想在柱坐标中实现,可是 gambit 中一直显示直角坐标? 答:对于这个问题,你可以尝试一下:Operation--->Tools--->Coordinate System--->Activate Coordinate System. 112 FLUENT 能计算压力脉动吗?有人说:DYNAMIC PRESSURE=0.5*密度*V*V;可是, 在我的算例中,进出口分别设为 PRESSURE INLET 及 PRESURE OUTLET,进口稳态压力 24MPa.进出口流速完全相等。计算结果:进口的 DYNAMIC PRESSURE=0.5*密度*V*V= 5+5E 帕,而出口的 DYNAMIC PRESSURE=2+4E 帕这就很疑惑:到底怎样计算压力脉动, 压力脉动=DYNAMIC PRESSURE? 我觉得 Fluent 因该是可以计算压力脉动的, 只不过在 fluent 中的流体如油液等都是不可压 缩流体, 所以在计算压力脉动的时候会出现误差, 个人认为如果需要进行比较精确的计算的 话需要利用 UDF 对流体进行定义,引入流体的体积弹性模量,才能得到比较准确的结果 113 利用 vof 非稳态求解, 结果明显没有收敛的情况下, 为什么就开始提示收敛,虽然可以不 管它,继续算下去达到收敛。但是求解怎么会提前收敛? 答:可以吧残差图的 k 和 E 改小点,就好点了。另外 vof 中 残差图一般是波动的吧 所以最好 设置检测面 比如说进出口流量 来确定你的计算的准确性。 好像非稳态不存在收敛这个概念吧。 (除非是双时间推进中)

114 非稳态过程的收敛问题:用 FLUENT 计算非稳态问题,是不是在计算时必须保证在每 个时间步 timestep 里都要收敛才行, 否则计算结果就不对呢?也就是说, iteration 选项里, 在 max iteration pertime step 设为一个值,比如 500,就是如果 500 次迭代后仍未收敛,进入下 一步迭代,那对结果会有什么影响。 答:对于隐式非定常格式,原则上,每个时间步长内必须保证结果收敛。在 fluent 的 帮助中就有这样的话: “对于不可压流动,在每个时间步内,不可压解必须迭代直至收敛。 ” 另外,我们回归到 fluent 内部计算的本源,它实质就是一种差分算法,通过不断逼近来获 得真实解,这样我们就不难理解为什么在每个时间步长内需要收敛了。max iteration pertime step 设定的是最大时间步,在单一步长内,如果结果已经收敛,则会自动跳至下一时间进 行计算。所以其设定要纵观全局。但对于周期性流动,这种收敛性的要求就相对松动一些。 不过你需要多计算几个周期,等计算结果达到对时间的周期状态后,再对结果进行储存。 对于显式非定常格式,在 Fluent 帮助中这样说: “一定记住,对于显式非定常格式,每 一个迭代就是一个时间步。 ” 如果每个时间步内结果没有得到收敛,则很有可能你所得到的结果是不真实的,但是一 个时间步内的不真实性应该不 会影响到下一个时间步长内的计算。因为在每一个时间步开 始时,fluent 都会进行初始化。在单个时间步内,它实际是按照稳态进行计算的。 个人意见,望请指正! 116 在 Gambit 中如何将两个 dbs 文件到入:把炉膛分成了三个 dbs 文件,现在想导入两个 dbs 文件,在 Gambit 中进行操作,但好象使用 open 命令就只能 open 一个 dbs 文件,请问这 要怎么处理? 答:将其中一个导出成 iges 或者别的格式,然后就能和 dbs 一起导入了 119 用 GAMBIT 生成网格时要是出现负值怎么办啊?有什么办法可以改正吗,只能将网格重 新画吗? 答:好像只能重新生成。也就是要在线上重新布点,重新生成面网格等等。 120 scale 是把你所画模型中的单位转化为 Fluent 默认的 m,而 unite 是根据你自己的需要转 化单位, 也就是把 Fluent 中默认的 m 转画为其他的单位, 两种方法对计算没有什么影响吗? 答:scale 是对几何进行比例缩放,而 unit 只是改变单位,不改变几何外形的大小。比如, 一个是 1m 的几何外形,通过 scale 将 m 变为 mm,那么几何外形就变成了 1mm。如果通过 unite 将 m 改为 mm,那么几何外形不变,还是 1000mm,只是表示的单位变成 mm 了 121 GAMBIT 处理技巧:两个圆内切产生的尖角那个面如何生成网格质量才比较好? 答: 可以采用划分结构网格的方法 (对于狭缝的一般处理都是生成长宽比很大的结构网格) ; 或者将这个尖角导个圆弧之后再划分网格(也就是进行几何简化) 127 用 size function 作网格时很难控制网格的数目。 比如 size function 的什么条件除了 growth rate 都没改变,但是原来设置的 growth rate 为 4.5,可是将这个数变大为 6 或减少为 3,网 格的数目都比 4.5 时要多,这是什么原因? 网格数目的控制除了受到 size function 的影响,很多情况下更受到周围线或面的约束的 影响 画线网格时,如果一条线没有受到任何设定,用 size funtion 是可以控制网格个数的,线 上网格数目的多少为线长除以 size funtion 四舍五入;画面网格时,如果所有的边都没有提 前设定,系统会自动选择某些边利用 size funtion 进行设定,其余的边则根据网格划分的类

型条件自动设置,可能会和 size funtion 的设定有出入,如果有个别的边线已经进行了设定 约束,则面网格会受到约束的影响,可能会和 size funtion 的设定相差很大。体网格同时要 受到线网格和面网格约束的影响。 出现调大和调小 size funtion 网格数都增加的情况,多半是由于受到其他约束的影响的原 因。 所以在画网格时如果要想得到比较好的网格质量, 一方面是要对几何体进行合理的分块, 尽量使得各个子块都能采用结构网格,另一方面就是要从线网格,到面网格,再到体网格, 逐步控制,逐步划分,这样才能确保网格的数目和质量是按照你设定的要求进行。 总之,要多多练习,多多尝试,这样画久了就有感觉了 129 流固耦合的边界条件:在 FLUENT 里面,wall 与腔体内的流体换热产生换热耦合问题 时,wall 怎么定义啊?wall 在 FLUENT 的 boundary conditions 里只有 heat flux, temperature, convection, radiation 和 mixed 5 种选项没有 coupling?在 materials 里面改个什么地方就可以了? key:我认为,问题的关键是应该在流体域与固体域的界定。你需要先在 Gambit 中的 Operation/Zones/Specify Continuum Type 中对流体域和固体域进行定义。这样,mash 文件读 入 Fluent 后,在边界条件中,流体域与固体域交界的面就被默认定义为 coupling 边界。这 种设定应该与 materials 中的设定没有什么关系。 132 大概有这样一个估计: “1k 网格=1M 内存。 ” 答:对于一台有 1G 内存的计算机,你能接受的计算网格数最好少于 100 万,当然这只 是一个粗略的说法,影响计算速度的因素还有 Fluent 计算的设置等。 由此可见,网格数量并不是越多越好的。 再说说网格无关性的问题,由上面的介绍,我们知道网格数太密或者太疏都可能产生误 差过大的计算结果, 网格数在一定的范围内的结果才与实验值比较接近, 这样在划分网格时 就要求我们首先依据已有的经验大致划分一个网格进行计算, 将计算结果 (当然这个计算结 果必须是收敛的)与实验值进行比较(如果没有实验值,则不需要比较,后面的比较与此类 型相同) ,再酌情加密或减少网格,再进行计算,再与实验值进行比较,并与前一次计算结 果比较,如果两次的计算结果相差较小(例如在 2%) ,说明这一范围的网格的计算结果是 可信的,说明计算结果是网格无关的。再加密网格已经没有什么意义(除非你要求的计算精 度较高) 。但是,如果你用粗网格也能得到相差很小的计算结果,从计算效率上讲,你就可 以完全使用粗网格去完成你的计算。加密或者减少网格数量,你可以以一倍的量级进行。 133 如何在 FLUENT 中进行密度的选择? FLUENT 中的密度我个人认为是指流体的状态方程,包括不可压缩(常数) ,不可压缩 理想流体;可压缩理想流体;或者定义成温度的线性关系;也可以通过 udf 定义成压力和温 度的复杂函数(但是我亲自实践过)定义成压力的函数要么收敛后结果不对,要么根本不收 敛(我定义的是 if97 标准水蒸汽性质) 。 因此,如果说问题中的密度要写成压力的复杂函数,会对收敛带来一定困难。设置在所 选材料的 density 里面选 142 什么是多孔介质;在那些方面应用? 答:多孔介质(porous medium). 由固体物质组成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微 小空隙构成的介质。多孔介质在很多方面都有运用,像医学,工业,环境,军事等! 我个 人曾经做过这方面的实验。主要是多孔陶瓷,运用它来进行除尘的!

143 有没有介绍多孔介质的专业书籍? 《多孔介质流体动力学》贝尔 著;李竞生,陈崇希 译 北京:中国建筑工业出版社,1983.8 《多孔介质污染物迁移动力学》仵彦卿编著 上海:上海交通大学出版社,2007 《多孔介质——流体渗移与孔隙结构》 FAL DULLIEN 著 石油工业出版 《多孔介质 溶质运移动力学 》张永祥,陈鸿汉著 北京 地震出版社 2000 本书着重阐述多孔介质中流体运动的物理基础和化学基础,特别是突出了化学动力学过 程对溶质运移的影响等。 《多孔介质传热传质理论与应用》 作者:刘伟 范爱武 黄晓明 出版社:科学出版社 154 在网上看到很多关于 Y+的估算公式,Fluent 公司的培训教程上也有相关的估算方法; 在使用这些公式在给定的 Y+要求下反过来计算第一层网格高度时,如果估算的不准,划分 出来的网格得到的 Y+值可能就相差的有点儿大。 关于 Y+的计算公式,在这里也就不多啰嗦了,请参考 Fluent 的培训教程,关于湍流模型的 章节。 在这里,建议大家不要自己动手估算,最好是使用 NASA Viscous Grid Space Calculator 计算,网址为:http://geolab.larc.nasa.gov/APPS/YPlus/ 另外, 网上还有另一个计算器: 网址为: http://www.simuserve.com/cfd-shop/goodies/yplus.htm 通过比较这两个计算器的源代码,个人感觉 NASA 的计算器适用范围更广,考虑的因素更 多,因此,建议大家优先使用 NASA 的计算器。 155 如何区分层流和紊流? 以什么为标准来区分呢?从层流过渡到紊流的标准是什么? 答:自然界中的流体流动状态主要有两种形式,即层流 laminar 和湍流(就是问题中所说的紊 流)turbulence.层流是指流体在流动过程中两层之间没有相互混渗,而湍流是指流体不是处 于分层流动状态。 对于圆管内流动, 雷诺数小于等于 2300, 管流一定为层流, 雷诺数大于等于 8000 到 12000 之间,管流一定为湍流,雷诺数大于 2300 而小于 8000 时,流动处于层流与湍流的过渡区。 对于一般流动,在计算雷诺数时,可以用水力半径代替管径。 156 解释一下普朗特混合长度和湍流特征长度的区别啊? 答:普朗特混合长度:下面这个网页上有个形象的说明 http://www.efluid.com.cn/dvbbs/UploadFile/2008-7/普朗特混合长度.swf 湍流特征长度:以湍流涡体相互作用的影响范围为其依据, 因而定义速度自关联的积分长度 为湍流的特征长度。在高雷诺数湍流中,湍流的特征时间 tp 与速度自关联积分尺度 lp 和脉 动速度均方差 uo 有关, 用量纲分析, tp 应与 lp/uo 同量级。 159 在 fluent 中如何设置工作目录?在 Gambit 中如何设置工作目录? 答:找到桌面上的 Fluent 或者 Gambit 图标,右键图标, “属性”->"起始位置”... 将起始位置设置为你想要的文件夹目录就可以了。 这种设置对于 Fluent 有效,但有时对 Gambit 无效,不知道是什么原因 160 在计算过程中其它指数都收敛了, continuity 不收敛是怎么回事?在初始化设置中, 就 那 些项影响 continuity 的收敛? 答:在计算过程中其他指数都收敛了,就 continuity 不收敛,这种情况一般出现在多相流中, 在初始化设置中,可能把上次计算结果的进口参数作为初始化设置,可以加快 continuity 的

收敛,不过更重要的是改进网格质量。 请教一下:设置边界条件时 wall 为什么不能单独选取?我是从 cad 导入 gambit 的 2 维图 形,四边形的上下两边分别为进出口,但是设置的时候发现四条边是一个整体,怎样才能单 独设置呢?谢谢 在 CAD 中一定要将线转化为多义线并保证封闭连接,然后转化成面域,输出 sat 文件, 导入 gambit,应该没问题,我都用了好多年了。 回答上面有人提出的 cad 导入的问题, 导入的是经过定义面域的图, cad 所以说导入后默 认成为是图,而不是线,再有导入后很有可能,有线重合,对你的操作也有影响!我导入后 将原有的图像删除,但删除时不要让那个"low 什么东西”处于选定状态,就会将次级图形 留下,这样你可以对先进行操作了注意,将重合得先尽量清除掉,有些需要自己重新画,或 则补上! 我做的是超音速流体破碎, 现在想做气体雾化, 高速气流破碎气体的同时还伴随着雾滴的激 冷, 我想问一下用哪种模型能够模拟液流的破碎和雾滴的破碎, 这两种影视处于不同的阶段 液流->ligment(具体翻译我说不上来)->大液滴->小液滴 这个两相流中主要涉及到的应该是气液两相流,部分,最后的气固流,不处于主要研究范围 问题伴随有液相的形态和温度转变的两相流模型用哪种好, 现在我最想知道的是怎样模拟出 液滴的碎化过程?!


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