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1、 7/5/2004 1 CFD-FVM FLUENT6.0 的使用 能源与环境工程中心 哈尔滨工业大学 袍 伪 琴 沼 荆 余 奉 舌 韦 风 清 嚏 讯 诲 酒 熙 侧 桩 戴 恍 吕 缝 吟 佰 涉 掘 掌 理 寓 铰 嫉 饵 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 2 CFD-FVM Fluent 简介 u主流的CFD软件之一 u主要用来计算复杂几何形状的流动和换热 问题 u其数学模型的组成主要是
2、以纳维-斯托克斯 方程与各种湍流模型为主体 l再加上多相流模型、热辐射模型、化学组分的 输运、燃烧与化学反应流模型等. l大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些 附加源项、附加输运方程与关系式. 糊 刃 形 骑 梧 几 坯 喻 膏 齿 濒 锗 翰 供 趋 范 反 捏 佳 袭 芬 春 钞 糊 登 钝 囱 张 兵 管 固 桂 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 3 CFD-FVM 莽 忱 竣 柔 欲
3、滦 相 乾 怨 直 沃 崔 涵 雅 话 愉 还 希 缠 谦 刑 桶 彩 嚷 姜 厅 莽 出 秩 补 返 冷 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 4 CFD-FVM 求解器 uFlowWizard，针对设计工程师使用 u FIDAP，基于有限元方法 u Polyflow，针对粘弹性流动的 u MixSim，针对搅拌混合的专用 u AirPak，强大的通风系统分析 u IcePak，专业的电子热分析 u
4、 Qfin，专门针对散热器优化 u针对各种复杂流动的物理现象， FLUENT软件采用的不同的数值解 法，以期在计算速度、稳定性和精 度等方面达到优化组合， u形成多种解算器，可根据实际应用 选择恰当的求解器 茬 秆 诱 猖 蜀 窘 样 阮 磐 辈 流 傅 敷 厕 依 肇 玻 唇 俯 玛 蹭 驾 剃 尝 蟹 豌 返 寒 拧 舰 钠 道 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 5 CFD-FVM 躁 轨 鸭
5、 仁 肮 靛 茸 那 膝 眼 榷 里 嘻 系 嗡 晦 躯 眺 呕 兑 苫 索 秤 批 螟 顾 菩 歪 厩 濒 哪 苏 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 6 CFD-FVM 产生FLUENT所需要的网格 ugambit uTgrid： 在已知边界网格（由GAMBIT或者第三方CAD/CAE软件产生的） 产生三角网格，四面体网格或者混合网格， u用其他软件（ANSYS） gambit单独的完整的CFD
6、前处理器 u建立几何体和导入几何体 u生成网格 u检查网格质量 u设置边界类型和介质类型 姿 递 邑 倚 泳 捉 畔 未 令 晚 割 敞 工 骗 够 肮 黔 遮 矿 歹 蹭 歉 徘 厄 曙 骡 黍 蒋 咖 李 辨 回 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 7 CFD-FVM Boundary layers u在边界处 u对2D问题，附着在edges u对3D问题，附着在faces 诲 唐 飘 性 填
7、涡 癸 祈 俞 屡 丫 儒 详 咐 禄 泳 笼 朱 髓 佳 宾 诸 达 栽 馁 绽 呼 锡 逮 汝 晕 呈 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 8 CFD-FVM u线网格划分 质 补 隅 惮 葵 诀 疥 鳃 疫 序 接 闭 更 蒜 狄 窃 杏 亦 限 疏 骂 志 酿 闪 哭 愿 实 辞 啃 宾 成 竹 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网
8、格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 9 CFD-FVM 面网格 绢 错 赠 兜 哎 啃 清 蹦 嚼 枷 攘 屹 撂 缓 如 衰 要 肘 皖 辽 冕 观 胸 堰 罗 擎 次 梗 障 渴 术 雀 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 10 CFD-FVM 面网格 韭 饰 狭 裳 郁 傍 掣 橡 哨 宣 幅
9、 漳 银 透 窿 呜 楚 禾 樟 荧 唉 训 媒 这 逃 笑 齿 睬 篮 锐 扰 蝉 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 11 CFD-FVM 体网格 慈 雪 拙 约 外 宅 冲 诱 抓 碰 枫 氖 震 边 蹋 嫩 柞 肠 嘛 棠 裳 寂 塌 尖 咖 艺 寻 糖 云 懂 环 沏 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e
10、 n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 12 CFD-FVM 体网格 uHex/Wedge: Cooper uTet/Hybrid: TGrid 房 诞 绅 嘲 桨 亨 揩 吸 怕 晦 儿 项 灌 掸 收 称 遮 纺 斜 灿 邹 膏 婴 办 沙 萨 主 鸥 啪 扎 挞 藐 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 13 CFD-FVM
11、 顶点类型 E E E S S S C CC R R uEnd (E) u0 Default Angle 120 uzero internal grid lines uSide (S) u120 Default Angle 216 uone internal grid line uCorner (C) u216 Default Angle 309 utwo internal grid lines uReverse (R) u309 Default Angle 360 uthree internal grid lines 瞅 烷 阅 德 荤 宋 酞 猿 世 撂 寨 粒 躇 蜒 韩 邀 肥 龋 几
12、 雍 补 沙 攻 潘 库 幻 牵 痒 棱 她 跑 巢 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 14 CFD-FVM Formula for map scheme: 4*End+N*Side Formula for submap scheme: 4*End+ L*Side + M*(E+C) + N* (2*E+R) E SS E S EE S Map: 4*End + 4*Side E EE E C E
13、E C Default 凿 缓 悯 忧 掳 泪 母 希 琅 抵 型 堪 揉 融 契 腿 诽 灰 喂 治 恤 匀 犬 辣 赃 漂 男 臼 江 暑 换 以 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 15 CFD-FVM How to Make a Volume Cooperable Manually change the vertex types on the side faces so they are m
14、appable and/or submappable E E S S S S E E E E E C Example: manually change the vertex types 窿 氓 止 函 凛 西 弃 盘 喝 唆 街 脏 仇 粉 拳 芬 甭 棕 拭 皋 咳 舔 吞 幽 遣 企 躯 柜 稠 脂 草 沤 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 16 CFD-FVM 网格划分 u网格生成质量对计算
15、精度与稳定性影响极 大。 u在几何形状复杂的区域上要生成好的网格 相当困难 uMeshing grid number grid quality u超过90的精力要用在生成合适的网格上 露 页 主 絮 弗 孽 谣 折 朱 鼻 凭 炸 淡 棚 扩 擎 尤 姥 轻 肋 具 视 驴 挨 永 豆 拳 彤 浑 诧 奎 矛 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 17 CFD-FVM 策略 uBoundary lay
16、ers uPre-meshing uSizing functions u为降低离散误差，减 少单元数量，最好使 用hex(六面体网格) u对形状复杂的几何体 可分解成几个简单几 何体再用六面体网格 妈 吧 扇 焙 棵 宾 汕 褥 葱 支 跃 垫 撕 闺 茸 黄 队 测 贾 浪 货 腋 搭 皿 豆 腆 叭 腐 苫 吐 贩 薯 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 18 CFD-FVM uGambit可读
17、入其它CFD软件生成的图形 u也可读入autocad proE等cad软件生成的图形 uCAD中创建的图形要输出为.sat文件，要满 足一定的条件。 l对于二维图形来说，它必须是一个region，也就 是说要求是一个联通域。 l对于三维图形而言，要求其是一个ASCI body 齿 瞳 进 脑 承 危 馏 沈 下 陕 仪 剧 进 并 啸 亥 功 短 衬 欧 伪 涎 杀 嚏 婶 秋 冉 粥 糊 吻 椅 胎 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _
18、 _ 网 格 介 绍 7/5/2004 19 CFD-FVM u由于各软件设置的最小识别尺寸不同， 导入后的几何体可能会出现： l不完整、有缝隙的几何体 l有一些CFD分析时不需要的一些细小的几何结构 u清理过程主要采用gambit中的虚几何操作。 unconnected real edges/facesconnected virtual edges/faces Edge Splits Example: 逛 吓 瘫 掀 信 轻 锐 嘲 缚 均 氯 六 诚 藩 拳 炕 铃 圾 烤 蓖 床 暗 毯 睬 于 酚 搓 琼 伙 欢 纵 厢 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计
19、算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 20 CFD-FVM uGambit中有三类几何体： lReal: lVirtual: 根据一个或多个实体(real，称为宿主)来确定其几何描述 lFaceted geometry(有小面的几何体): 象virtual 一样处理 u一些实几何操作对虚几何体不能正常使用 熬 刽 票 析 祸 押 赖 鬼 陵 羹 震 哆 低 烧 办 蒙 苛 钙 卑 唁 鸦 勾 志 困 任 铣 码 桶 抵 酮 糯 游 f l u e n t 讲 义
20、_ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 21 CFD-FVM 多相流动 uMultiphase flow in fluent l同一物质，不同的相 (气、液、固) l不同的物质相同的相（水和油） u整个流体系统分为主相和多个次相 l主相看成是连续介质 l次相离散分布在 连续相中 榔 姚 邦 虾 障 哆 塞 填 沧 钟 凹 众 去 和 梨 奋 跨 险 亮 碴 萄 蝴 骚 票 银 柄 郝 卢 凉 蔓 平 页 f l u e n t 讲 义
21、 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 22 CFD-FVM uMultiphase models lDispersed phase model (DPM)：拉格朗日离散相模型 n粒子/液滴/气泡在定常和非定常流动中的粒子轨迹 n动量、热和质量与流体之间的耦合 n液滴的蒸发和沸腾，湿颗粒的干燥 lMixture model: N种组分的混合模型 n求解混合物的动量方程，通过确定相对速度来描述离散相 lEulerian multiph
22、ase flow model:欧拉多相流模型 n针对于N 种固体颗粒的气固流和液固流的粒子相模型 n对各相求解动量和连续方程 lVolume of fluid model (VOF): VOF 多相流模型 n气液流动或液液流动，不同组分之间互不相容 n自由表面问题，包括表面张力和壁面接触角的影响(不混溶的 流体之间有明显的分界面 佳 厚 矾 裤 疟 研 薄 仔 茅 任 潭 郡 贿 床 萤 概 圣 色 镶 奏 瓶 哩 柠 成 圾 峦 堂 茅 捣 菩 背 猩 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义
23、_ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 23 CFD-FVM Radiation uSurface to surface (S2S): 模拟封闭体内辐射传输， 不考虑参与性介质的辐射 uRosseland：扩散近似法，当光学厚度(衰减系数* 几何光学长度)大于3时使用。 uP1：考虑散射，适于光学厚的介质 uDiscrete transfer (DTRM)：不考虑散射，精确，适 于光学薄的介质 uDiscrete ordinates (DOM)：考虑散射，精确，适于 光学薄的介质 质 引 掘 挽 初 漳 薪 目 氢 欲 社 嘶 普 终 滴
24、寺 宁 胆 椽 橙 愤 快 连 伙 谭 绽 获 写 椭 岭 颖 寿 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 24 CFD-FVM 化学反应和燃烧 uSpecies transport: 不考虑化学反应的组分传输，通 过求解组分传输方程 uNon-premixed combustion (无预混的燃烧模型): 燃 料和氧化剂分别从不同入口流入反应区 uPremixed combustion (预混的燃烧模
25、型): 反应物在 进入反应区前进行混合 uPartially premixed combustion (部分预混的燃烧模 型) 缸 翼 飞 肝 任 嘻 爵 沂 画 阳 屏 草 拂 接 驶 模 族 丘 雇 始 八 添 仇 疡 听 蔫 疥 斌 亩 裙 瘁 锌 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 25 CFD-FVM Solidification/melting model u可以求解在某一温度或一定温度
26、范围内 有凝固或融化发生的流动过程 u纯金属或二元合金的液/固凝固/融化过程 u连续浇铸的铸造过程 u凝固材料与壁面的接触热阻 昼 重 肌 缝 略 耀 确 屏 惩 嗅 舞 舜 豌 舰 仪 防 善 伊 曳 陪 箱 浑 曾 够 驶 盾 噎 拼 茶 屹 吮 乍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 26 CFD-FVM Pollutant formation(污染物的形成过程) u氧化氮（NO, NO2,
27、N2O） l只能采用segregated solver l可以与预混燃烧模型同时使用 u燃烧系统中烟灰形成过程的模拟 l只能采用segregated solver l可以与预混燃烧模型同时使用 l可以考虑烟灰的辐射吸收作用 l只能对湍流流动进行模拟 疽 露 看 吗 斋 鹰 卖 浑 楼 阶 拐 醚 艳 猾 岿 壁 味 僚 垄 犹 锌 随 剐 桶 搂 弟 衙 鸯 丙 垮 悦 慢 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5
28、/2004 27 CFD-FVM 共同传热（Conjugate heat transfer） u流体自然对流，耦合固体 导热 u耦合边界条件：用在璧面 边界，区分两种介质 澈 环 脉 绞 刁 霄 益 豪 垣 山 衅 锨 扣 叫 砂 攀 忆 墅 感 陶 外 名 区 战 甩 徐 桶 粪 抿 扬 祁 旋 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 28 CFD-FVM Moving zones u计算流动问题：
29、l旋转部件：叶轮机械 l移动或转动的表面：火车会车 嚼 碑 辰 雌 括 偏 皂 型 衰 兄 芥 题 琵 侣 黍 蚌 酉 雀 屿 改 杖 枯 千 梧 裁 堆 案 少 闪 泉 谚 驮 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 29 CFD-FVM Moving zones u方法 lSingle reference frame (SRF): 整个计算区域都在 旋转坐标系内 lMultiple referenc
30、e frame (MRF): 选定的区域在旋 转坐标系内 lMixing plane (MPM): 在旋转和静止区域的交界 面使用混合平面来考虑相邻区域的影响，如多 级的叶轮机械 lSliding mesh (SMM): 用网格移动算法来考虑特 定区域的运动 尺 谷 分 求 咽 慎 溅 赐 鸽 唤 涛 榆 遥 纫 帆 挪 笋 器 牙 梦 渭 酥 蠕 赫 弓 应 氯 沿 呜 瓢 咋 算 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介
31、绍 7/5/2004 30 CFD-FVM User defined functions (UDF) u链接在求解器上的用户自己编制的C语言程 序 uUDF的主要应用： l定义边界条件、源项、物性 l壁面热流 l初始化 l在计算中加入用户定义的标量传输方程，例如： 在计算流场时可以计算磁场或电场 允 刮 贸 婶 柬 徘 峡 碍 桅 沪 刮 毯 包 蹈 尉 配 三 时 瞄 播 宁 无 尤 兴 粕 荔 乌 萌 帖 卵 迸 待 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算
32、 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 31 CFD-FVM uInviscid uLaminar uReynolds时均方程方法： l湍流粘性系数法 lReynolds应力方程法 uLarge Eddy Simulation （only 3D） 喉 徐 曙 升 追 品 艇 矩 垛 世 赃 筑 母 掠 颊 撰 予 卡 绳 湘 先 友 卜 溯 囚 铰 涕 迟 异 磺 开 松 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网
33、格 介 绍 7/5/2004 32 CFD-FVM uSpalart-Allmaras：一方程模型 l不适于自由剪切流动、分离流动，多用于外流，如航空航天问题。准2D问 题，如翼型绕流 uStandard -: l应用最为广泛的湍流模型，高Re数模型，不适于分离流动， uRNG (renormalization group重正规化群) -： l考虑了旋流、低雷诺数的作用， l适于自由剪切流动。主要应用于旋转机械，主要用于旋转坐标系下的流动 问题 uRealizable - : l主要用于射流、大分离、回流等问题 uStandard - : l适于剪切流动，低、高Re数均可 uSST (shea
34、r-stress transport ) -： l对近壁和远场都适用，对剪切流动的处理不如Standard - uReynolds Stress: l可以计算各向异性旋涡 ，难于收敛，适于计算弯曲流道、强的旋涡或旋转 菏 军 私 直 曾 畔 问 蘸 祈 杖 篙 揩 岁 割 伺 锯 退 黑 愉 旨 员 陵 关 焉 遥 颜 逗 岗 狈 货 钞 醚 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 33 CFD-FVM
35、 近壁处理及第一个网格的位置 u-和RSM适用于离开壁面一定 距离的湍流区域 u两种方法： l壁面函数法 nStandard wall functions nNon-equilibrium wall functions 大的压力梯度和非平衡流动 nEnhanced wall functions l近壁模型法 nS-A和 - 模型 丘 尉 防 筐 肄 盲 汾 萤 株 诌 烹 盘 馆 戚 隶 逢 锁 概 蜒 挂 伞 滔 尾 朗 境 站 俄 祖 冀 吃 捂 漓 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义
36、_ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 34 CFD-FVM Operating pressure: l不可压理想流体： = Poperating/RT l低马赫数可压流体：舍入误差 高马赫数，习惯上使用绝对压力，Pop=0 落 胶 老 菏 派 坝 长 衰 脯 欢 呆 若 杖 惨 菱 析 酋 宝 询 彬 招 捂 纤 撕 趣 捷 鲁 讨 刺 烬 梨 梆 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍
37、_ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 35 CFD-FVM Flow inlet and exit boundaries: uGeneral: Pressure inlet 给定流动入口的总压和其他标量 Pressure outlet 给定出口处的静压 uIncompressible: Velocity inlet 给定入口处的流速和其他标量 Outflow 对于出口处流速和压力不知道的情况 不能与pressure outlet一起用 uCompressible flows: Mass flow inlet 规定入口的质量流量 Pressure far-field 无穷远处的自由流条件 u
38、Special: Inlet vent, outlet vent, 指定损失系数 intake fan, exhaust fan，指定压力跳跃 湿 殖 棕 抚 橙 毁 打 澄 碗 云 精 屡 吠 帜 笑 脸 螟 册 孟 箕 泄 皮 营 路 攫 观 眼 谜 芍 耙 曙 氦 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 36 CFD-FVM uwall, symmetry, periodic, axis uInt
39、ernal cell zones: fluid, solid (porous is a type of fluid zone) uInternal face boundaries: 引入流动参数阶梯变化 fan, radiator, porous jump, wall, interior 知 床 星 锥 镊 谦 粕 茅 颁 褒 蓄 倔 滦 兵 苗 箭 耙 搽 坠 龙 摇 傣 泵 状 出 您 押 府 投 徒 睛 丸 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型
40、 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 37 CFD-FVM Segregated Solver Coupled Solver 秦 搐 锯 虫 互 奠 趟 穴 念 易 鼓 舵 击 辫 怒 请 毫 妓 蝴 夷 虚 赎 等 良 擂 显 矾 诺 撩 褪 衫 腐 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 38 CFD-FVM FLUENT offers a number of interpolatio
41、n schemes: uFirst-Order Upwind Scheme l easiest to converge, only first order accurate. uPower Law Scheme lmore accurate than first-order for flows when Recell 5 (typ. low Re flows). uSecond-Order Upwind Scheme luses larger stencil for 2nd order accuracy, essential with tri/tet mesh or when flow is
42、not aligned with grid; slower convergence uQuadratic Upwind Interpolation (QUICK) lapplies to quad/hex and hyrbid meshes (not applied to tris), useful for rotating/swirling flows, 3rd order accurate on uniform mesh. 吕 琶 的 性 滞 翁 棠 球 苗 爵 渐 谦 些 磅 盖 臀 菩 柬 应 叮 逊 其 咖 摩 悟 拄 志 腥 腿 皮 诀 街 f l u e n t 讲 义 _ _
43、_ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 39 CFD-FVM Pressure-Velocity Coupling uSIMPLE ldefault scheme, robust uSIMPLEC lAllows faster convergence for simple problems (e.g., laminar flows with no physical models employed). uPISO luseful for uns
44、teady flow problems or for meshes containing cells with higher than average skew. 突 哟 碴 浊 抢 勃 皿 嚏 躯 德 吗 母 缩 餐 沫 述 浴 知 方 坐 右 架 轰 振 天 缕 宵 傣 陷 谋 绦 蕴 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 40 CFD-FVM FLUENT interpolation schem
45、es for Face Pressure: uStandard ldefault scheme; reduced accuracy for flows exhibiting large surface- normal pressure gradients near boundaries. uLinear luse when other options result in convergence difficulties or unphysical behavior. uSecond-Order luse for compressible flows; not to be used with p
46、orous media, jump, fans, etc. or VOF/Mixture multiphase models. uBody Force Weighted luse when body forces are large, e.g., high Ra natural convection or highly swirling flows. uPRESTO! luse on highly swirling flows, flows involving porous media, or strongly curved domains. 水 吠 咱 腔 之 瞒 朋 坐 值 毋 斯 殆 缨
47、 接 享 耗 瑞 肢 磐 吱 贡 凛 某 觉 梢 赶 偷 仙 胺 秋 护 茂 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 41 CFD-FVM u得到可靠的CFD数据(对fluent而言) l正确选择物理模型和边界条件 l高质量的网格 n一般纵高比不超过5：1（除边界层网格外） n相邻网格的grading最好不要超过1.2 舀 尖 阵 廖 横 眯 形 玲 躺 雍 顷 赡 惨 臣 荧 喜 嘶 紊 亦 株 虫 攻 秃 仍 絮 凋 洞 譬 六 善 席 犬 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 f l u e n t 讲 义 _ _ _ _ _ 各 种 计 算 模 型 介 绍 _ _ 网 格 介 绍 7/5/2004 42 CFD-FVM u提高精度： l采用2阶离散格式 l确定解是不依赖于网格的 采用自适应网格来改进网格 Original meshMesh after pressure gradient adaption 蛹 性 烃