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1、第26章 文字报告FLUENT提供了许多计算和报告表面和边界积分值的工具。这些工具可以让用户得到通过边界的物质质量流率和热量传递速率，在边界处的作用力以及动量值，还可以得到在一个面上或者在一个体中的面积、积分、流率、平均值和质量平均值（其它量）。另外，用户还可以得到几何形状和求解数据的直方图，设置无因次系数的参考值以及计算投影表面积。用户也能打印或者存储一个包括当前case中的模型设定、边界条件和求解设定等情况的摘要报告下面的章节将详细介绍这些特性：26.1：报告约定26.2：通过边界的流量26.3：边界上的作用力26.4：计算投影面积26.5：表面积分26.6：体积分26.7：直方图报告26
2、.8：参考值设定26.9：case设定的摘要报告针对离散相的报告工具已在19.13节中描述。26.1报告约定针对2D问题，FLUENT计算所有变量每个单位厚度的积分值。对于轴对称问题，FLUENT计算一个弧度为2的角度内的所有积分值。26.2 通过边界的流量针对选择的边界区域，用户可以计算下列值：边界的质量流率可以通过加和边界区各个面的质量流率得到，各个面的质量流滤等于密度乘以速度矢量和相应面的投影面积的标量积。边界处总的传热速率可以通过加和各个面的总传热速率得到。各个面的传热速率为：q = qc + qr，其中qc为对流传热速率，qr为辐射传热速率。穿过一个面的热传导的计算与指定的边界条件有
3、关。例如，在一个温度不变的墙面上，传导的热量等于热传导率和投影面积及温度梯度的乘积。对于流动边界条件，总的传热速率是藏量的流动速率。 根据选择使用的模型，总的传热速率可能包括对流传热或总热焓、能量的扩散通量等。通过一个边界的辐射传热速率等于通过每个面的辐射传热速率qr之和。辐射传热的计算与所使用的计算模型有关。例如，用户可以使用流量报告计算通过一个出入口均设定为压力边界条件的管道的质量流量。包含颗粒和体积源的流动的流量报告需要注意的是报告的质量和热量平衡处理的仅仅是穿过边界而进入和离开主体的流动，不包括用户定义的体积源或颗粒喷射的作用。由于这个原因，质量或热量不平衡的情况也可能在报告中反映出来
4、。为了判定一个包含离散相的解是否收敛，用户可以进行不平衡比较，这种不平衡比较是在颗粒轨道概要报告中对质量流量或热量计算进行改变得到的。在Flux Reports面板中报告的净流率或净热传输率应当是接近等于在概要报告中的Mass Flow或Heat Content的改变值，这个报告在Particle Tracks面板中生成。26.2.1 生成流量报告使用Flux Reports面板获得在选择的边界区域上的质量流率、热传输率或者辐射热传输率，如图26.2.1所示。报告的生成步骤如下：1从Options选项中选择哪一项流量要被计算：Mass Flow Rate、Total Heat Transfer
5、 Rate或者Radiation Heat Transfer。2从Boundaries列表中选择用户想获得流量数据的边界区域。如果用户想选择几个相同类型的边界区域，可以通过在Boundary Types选项中选择类型来代替在Boundaries列表中的选择。所有与被选定的类型相同的边界区域将自动在Boundaries列表中被选择（或者如果所有的边界已经被选择，则为不选择）。另外一个捷径是说明一个Boundary Name Pattern并且用鼠标单击Match按钮以选择那些名字中带有用户输入字符的边界区域。例如，如果用户输入wall*，则所有名字开始为wall的边界将被自动选择（如wall-1
6、、wall-top等）。如果这些边界已经被选择，则该操作将使这些选择被取消。如果用户输入wall?，则所有名字中包含wall，且wall后面只有一个字符的边界将被选择（如果这些边界已经被选择，则该操作将使这些选择被取消）。3鼠标单击Compute按钮，Results列表框将显示已选择的每一个边界区域的选定的流量计算结果，并且在Results列表框下面的Box将显示单个区域流量的加和结果。注意：这些流量被准确地报告，如同被求解器计算的一样。因此，这些结果从本质上讲比那些通过打开Surface Integrals面板中的Flow Rate选项（具体描述见26.5节）计算的结果要更加准确。图26.2
7、.1 Flux Reports面板26.3 边界上的作用力用户可以计算和报告沿着一个说明的矢量方向的作用力以及关于已选择的墙区域的一个指定的中心位置的力矩。这个特性可以被用于报告像升力、曳力及一个机翼计算的动量系数等空气动力学系数。26.3.1 计算作用力和力矩在一个墙区域处的作用力的计算是通过将每一个面上的压力和粘性力以及指定方向的矢量的标量积相加得到。除了实际的压力、粘度和总的作用力之外，相关联的作用力系数也可以通过在Reference Values面板中说明的参考值计算得到（如在26.8节中描述的一样）。作用力系数被像作用力一样定义如下：，其中、指的是在Reference Values中
8、被明确说明的密度、速度和面积。最终，对所有已选择的墙区域的压力、粘度和总的作用力的总和将以两种形式显示：有量纲形式和无量纲系数形式。对一个指定中心的力矩矢量是通过加和力矩矢量方向上每一个面的作用力矢量来计算例如，将每一个面上在力矩中心处的作用力加和。除了压力、粘度和总的力矩的实际组成部分之外，力矩系数也被得到。力矩系数被如力矩一样定义作为参考动态压力、参考面积和参考长度的结果。最终对所有已选择的墙区域的压力、粘度和总的力矩的总和将以两种形式显示：有量纲形式和无量纲系数形式。为了减少舍入错误，参考压力（也在Reference Values面板中说明）被用于规格化用于计算压力的网格压力。例如，净压
9、力矢量被做为每一个面的单独的作用力矢量的矢量和： 其中n是面的数量，A是面的面积，是指向面的单位法向量。这个规格化的过程在计算开放区域的总作用力系数时已经暗示了。对于封闭区域，通过参考压力面板引入了附加项，但是对于开放领域，压力规格化引入了一个净作用力平衡，这个净作用力平衡是针对主体不可缺少的投影面积和指定参考压力而言。26.3.2 生成一个作用力或力矩报告使用Force Reports面板来获得指定墙区域内沿着一个说明的矢量方向的作用力或关于一个指定的中心位置的力矩的报告（见图26.3.1）。图26.3.1 Force Reports面板生成报告的步骤如下：1通过在Options下选择For
10、ces或Moments来说明用户想得到的报告。2如果用户选择的是一个作用力报告，则需要在Force Vector选择中说明作用力的X、Y和Z组分中哪一个将被计算。如果用户选择的是一个力矩报告，则需要在Moment Center选择中说明力矩的X、Y和Z坐标中哪一个将被计算。3在Wall Zones列表中选择用户想要得到作用力和力矩信息报告的区域。如果用户需要选择多个边界墙，那么一个可用的快捷方法是说明一个Wall Name Pattern，之后单击Match按钮来选择名字和用户输入的名字匹配的边界墙。例如，如果用户说明out*，所有名字开始为out的墙（如outer-wall-top、outs
11、ide-wall）将被自动选择。如果这些墙已经被选择，则已做的选择将被取消。如果用户输入out?，则所有名字中包含out，且out后面只有一个字符的墙将被选择（如果这些墙已经被选择，则该操作将使这些选择被取消）。4鼠标单击Print按钮。在操作台窗口（文本窗口）中将显示出对于已选择的墙沿着指定的作用力矢量方向或关于指定的力矩中心的压力、粘度（如果适当的话）和总作用力或力矩，以及压力系数、粘度系数、和总作用力或力矩系数。对所有已选择的墙的系数和作用力及力矩的总和将显示在报告的末端。26.4：计算投影面积用户可以使用Projected Surface Areas面板（见图26.4.1）对已选择的面
12、沿着x、y或z轴方向（例如在yz、xz或xy平面上）计算估计的投影面积。计算投影面积的过程如下：1 选择投影方向（X、Y或Z）。2 在Surfaces列表中选择要计算投影面积的的面。3 设置Min Feature Size为用户在面积计算中想求解的面中几何尺寸最小的面的特征长度（如果用户不能确定最小的几何特征的尺寸，也可以使用开始软件设定的缺省值）。4 鼠标单击Compute按钮，面积值将出现在Area框和控制台窗口中。5 为了改善面积计算的精确度，用户可以降低Min Feature Size到原来值的一半再计算。重复这个过程直到计算出的面积值不再改变（或内存容量不足）。图 26.4.1 Pr
13、ojected Surface Areas面板这一特性仅仅再3D情况下可以使用。26.5：表面积分用户可以对一个主体中的选择的面上选定的场变量进行计算，这些场变量包括：面积或质量流率、或者积分、面积加权平均、流率、质量加权平均、加和、面平均、面最大值、面最小值、顶点平均、顶点最小值、顶点最大值等等。面是FLUENT软件在与用户使用的模型相关的每一个区域中创建的数据点，或者是用户使用如24章中所描述的方法定义的数据。由于面可以被放置在主体地任意位置，所以在每一个数据点处的变量值都是由节点值线性内插得到。对于一些变量，它们的节点值由求解器明确的计算得到，然而对另外一些变量，仅仅网格中心处的值被计算
14、，节点处的值通过平均网格处的值得到。这些连续插值可能导致在面综合报告中的一些小的错误（在27章中说明了那些变量的节点值被计算）。下面列出使用几种类型的表面积分报告的例子：l 面积：用户可以计算速度入口区域的面积，然后根据质量流率估计出速度：l 面积加权平均：用户可以得到一个固体表面的平均值，例如在一个指定了温度的墙面上的平均热流量。l 质量平均：用户可以得到一个流体表面的平均值，例如在一个速度入口处的平均热焓。l 质量流率：用户可以计算通过一个速度入口的质量流率，然后如前面所讲的由面积估计出速度。l 流动速率：用户可以通过计算热焓的流动速率来得到通过一个表面的热传输率。l 积分：用户可以使用积
15、分来进行更复杂的计算。这些计算可能包括使用如27.5节所介绍的Custom Field Function Calculator面板来计算一个需要积分计算的函数（如涡数）。26.5.1 计算面积分面积一个表面的面积是通过组成表面的每个小面的面积相加得到的。在表面上的这些小面在形状上既可能是三角形也可能是四边形。 (26.5-2)积分在一个表面上的积分值是通过将每个小面上的面积和选择的场变量的乘积加和得到的，例如密度或压力。每一个小面和主体中的一个网格相关联。如果小面是网格等值相交的结果，那么与这个小面相关联的场变量就是网格的值。如果小面是在边界面上，则会用一个内插的面值代替网格的积分值。这样做可
16、以改善计算的准确度，并且保证结果与在边界和流量报告中报告的边界条件相匹配。面积加权平均一个量的面积加权平均是将选择的场变量和小面面积乘积得到乘积，然后将乘积加和，之后再用总的表面积相除得到。 (26.5-4)流率一个量通过一个表面的流率是通过先计算每一个小面上的面积矢量和速度矢量的点乘，然后将点乘结果与密度与场变量相乘得到乘积，最后将每个小面上的乘积相加得到的。 (26.5-5)质量流率通过一个表面的质量流率的计算是先计算每一个小面上的面积矢量和速度矢量的点乘，然后将点乘结果与密度相乘得到每个小面的质量流率，最后将每个小面的质量流率相加得到的。 (26.5-6)质量加权平均一个量的质量加权平均
17、的计算方法为：等式右边为相除关系，其中分子为场变量乘以小面面积矢量和动量矢量点乘积的绝对值，然后加和；分母为小面面积矢量和动量矢量点乘积的绝对值，然后加和（表面质量流量）。 (26.5-7)加和在一个表面上的指定场变量的和是通过将每一个小面上的该变量的值相加得到。 (26.5-8)面平均在一个表面上的指定变量的小面平均指的是用总的面数n去除每一个小面上的该变量的值相加后得到的加和值。 (26.5-9)面最小值在一个表面上，指定变量的面最小值是指该变量在该表面上的最小网格值。面最大值在一个表面上，指定变量的面最大值是指该变量在该表面上的最大网格值。顶点平均在一个表面上的指定变量的顶点平均指的是用
18、总的节点数n去除每一个节点上的该变量的值相加后得到的加和值。 (26.5-10)顶点最小值在一个表面上，指定变量的顶点最小值是指该变量在该表面上的最小节点值。顶点最大值在一个表面上，指定变量的顶点最大值是指该变量在该表面上的最大节点值。26.5.2 生成一个面积分报告为了获得所选表面的面积、质量流率、积分、流动速率、加和、面最大值、面最小值、顶点最大值、顶点最小值或质量、面积、面、顶点平均等指定变量的值，用户可以使用Surface Integrals面板（图26.5.1）生成报告的步骤如下：1在Report Type的下拉列表中选择Area、Integral、Area-Weighted Ave
19、rage、Flow Rate、Mass Flow Rate、Mass-Weighted Average、Sum、Facet Average、Facet Minimum、Facet Maximum、Vertex Average、Vertex Minimum或Vertex Maximum等用户想得到的报告类型2如果用户生成一个面积或质量流率报告，则忽略到下一步。否则在Field Variable下拉列表中选择用户在表面积分中想使用的场变量。首先在上面的下拉列表中选择用户希望得到的变量值所属的种类，其次在下面的下拉列表中选择相关的变量（对列表中变量的解释参见第27章）3在Surfaces列表中选择将
20、要进行表面积分的面。如果用户想选择几个相同类型的面，则可以通过在Surface Types列表中选择类型来实现。所有与类型列表中被选定的类型一致的面将被自动选择（如果这些面已经被选择的话，则是取消选择）。另外一个快捷的方法是说明一个Surface Name Pattern，然后使用鼠标单击Match按钮选择那些名字与用户输入的名字相符的表面。例如，如果用户说明wall*，所有名字开始为wall的面（如wall-l、wall-top）将被自动选择。如果这些面已经被选择，则已做的选择将被取消。如果用户输入wall?，则所有名字中包含wall，且wall后面只有一个字符的面将被选择（如果这些面已经被
21、选择，则该操作将使这些选择被取消）。图26.5.1 Surface Integrals面板4鼠标单击Compute按钮。根据用户选择的不同，结果的标签将调整为Area、Integral、Area-Weighted Average、Flow Rate、Mass Flow Rate、Mass-Weighted Average、Sum of Facet Values、Average of Facet Values、Minimum of Facet Values、Maximum of Facet Values、Average of Surface Vertex Values、Minimum of Ve
22、rtex Values或Maximum of Vertex Values等。下面列出一些需要注意的地方：l 质量平均加权指的是更高的速度范围（如那些有更高的质量流过的面）。l 使用Surface Integrals面板报告的流动速率不如从Flux Reports面板中得到的结果真确（见26.2节的描述）l 面和顶点平均参数建议使用在面积为零的表面。26.6体积分用户可以对一个主体选定的网格区域中选定的场变量进行计算，这些计算包括：体积、加和、体积积分、体积加权平均、质量积分和质量加权积分等。下面列出使用不同类型的体积积分报告的例子：体积：通过体积报告，用户可以计算一个流体区域的总的体积。加和：
23、通过加和报告，用户可以合并离散相的质量或者能量源以便判断离散相的净转移量。用户也可以加和用户自定义的质量或能量源项。体积积分：对于那些被存储的每单位体积的量，用户可以通过体积积分得到它们的净值（如通过对密度积分而得到质量）体积加权平均：通过体积加权平均报告，用户可以获得质量源项、能量源项或离散相互相交换的量的体积平均。质量积分：用户可以通过积分一个指定物种的质量分数得到它的总质量。质量加权平均：通过质量加权平均报告，用户可以得到一个流动区域内的平均值（例如平均温度）。26.6.1 计算体积积分体积一个表面的体积通过将包含区域在内的网格的体积相加得到。加和在一个网格区域上指定场变量的和是通过将选
24、择区域中每一个网格上该变量的值相加得到。 (26.6-2)体积积分体积积分是通过将网格体积和选定的场变量的乘积相加得到。 (26.6-3)体积加权平均一个量的体积加权平均是将选择的场变量和网格体积乘积得到乘积，然后将乘积加和，之后再除以总的体积得到。 (26.6-4)质量加权积分质量加权积分是通过将密度、网格体积和选择的场变量的乘积相加得到。 (26.6-5)质量加权平均一个量的质量加权平均的计算方法为：等式右边为相除关系，其中分子为选择的场变量乘以密度和网格体积，然后加和；分母为密度和网格体积的乘积，然后加和。 (26.6-6)26.6.2 生成体积积分报告为了获得选定的网格区域的体积或者指
25、定变量的加和、体积积分、体积加权平均、质量加权积分、或质量加权平均，用户可以使用Volume Integrals面板（见图26.6.1）。生成报告的步骤如下：1在Options下选择Volume、Sum、Volume Integral、Volume-Average、Mass Integral或者Mass-Average来说明用户想得到的报告类型。2如果用户想生成体积报告，则忽略到下一步。否则在Field Variable下拉列表中选择需要积分、加和或者平均体积积分的场变量。首先，在上面的下拉列表中选择希望的种类，然后从下面的列表中选择相关的量（对列表中变量的解释参见第27章）。Figure 2
26、6.6.1: The Volume Integrals Panel3在Cell Zones列表中选择将要进行体积、加和、体积积分、体积加权平均、质量积分或质量平均的区域。4鼠标单击Compute按钮。根据用户选择的不同，结果的标签将调整为Total Volume、Sum、Total Volume Integral、Volume-Weighted Average、Total Mass-Weighted Integral或Mass-Weighted Average等。26.7 直方图报告在FLUENT中，用户可以在控制台窗口（文本窗口）中以直方图格式打印出几何和结果数据，或者在图形窗口中画出一个直
27、方图。直方图的图形显示和定义过程参见25.8.7节的内容。网格的数目、选定变量或函数的范围和占内部网格总数的百分比将被报告，下面所列的是一个例子：用户可以使用Solution Histogram面板生成一个这样的直方图。下面的步骤与25.8.7节所描述的生成图形直方图一样，唯一的区别只是用单击Print按钮代替单击Plot按钮。26.8 参考值设定用户可以控制参考值的设定，这些参考值被用于物理量和无因次系数的计算。而且参考值仅仅被用于后处理之中。下面列出了一些使用参考值的例子：l 使用参考面积、密度和速度计算作用力系数。另外还使用参考压力计算压力。l 使用参考长度、面积、密度和速度计算力矩。另
28、外还使用参考压力计算压力。l 使用参考长度、密度和粘度计算雷诺数。l 使用参考压力、密度和速度计算压力和总压系数。l 使用参考密度、压力和温度计算熵。l 使用参考密度和速度计算表面摩擦系数。l 使用参考温度计算热传递系数。l 使用特别的热比率计算涡轮机效率26.8.1 设定参考值使用Reference Values面板来设定用于计算归一化流场变量的参考值（见图26.8.1）。图26.8.1 Reference Values面板用户可以手动输入参考值或者基于在选择的边界区域的物理量的值来计算参考值，能被设定的参考值有：Area、Density、Enthalpy、Length、Pressure、T
29、emperature、Velocity、dynamic Viscosity和Ratio Of Specific Heats。对于2D问题，一个附加的量Depth也能被定义。这个值将将被用于报告流量和作用力（注意Depth的单位是在Set Units面板中与长度的单位分开单独设定的）。如果用户想从一个特别边界区域的条件中计算参考值，需要在Compute From下拉列表中选择区域。然而需要注意的是与所使用的边界条件有关，仅仅一些参考值能被选择。例如，参考长度和面积不能在从边界条件中计算的参考值的情况下被设定；用户需要手动设定这些值。对于手动设定参考值，用户只需要简单的在Reference Val
30、ues标题下键入每个值即可。26.8.2 设定参考区域如果用户求解的流动包括多个参数或滑移网格，则可以画出速度和相对于指定“参考区域”的运动的其它相关量。在Reference Zone下拉列表中选择期望的区域，改变参考区域可以使用户获得相对于不同区域的运动的速度值（总压、温度等）。对于相对量的后处理的详细描述参见第9章。26.9 Case设定的摘要报告用户有时可以发现得到用户case中的当前设定是很有用的。在FLUENT中，用户可以列出物理模型、边界条件、材料属性和求解控制等设定。这个报告可以让用户对当前的问题定义很快的有一个总的看法，而不用逐个设定面板的检查。26.9.1 生成一个摘要报告用户可以使用Summary面板得到一个摘要报告（见图26.9.1）。图26.9.1 Summary面板获得一个摘要报告的步骤如下：1在Report Options列表中选择用户想在报告中看到的信息（Models、Boundary Conditions、Solver Controls和/或Material Properties）。2如果用鼠标单击Print按钮，则信息被打印到FLUENT的控制台窗口里面；如果用鼠标单击Save.按钮并且在Select File对话框中说明一个文件名，则信息会被存储在一个文本文件中。