FLUENT中的求解器、算法和離散方法

1、作為一個(gè)非科班出身的CFD工程師，一開始常常被CFD軟件里各種概念搞的暈頭轉(zhuǎn)向。最近終于靜下心來看了看CFD理論的書，理清了一些概念。就此寫一遍博文，順便整理一下所學(xué)內(nèi)容I求解器:FLUENT求解器的選擇在如下圖所示界面中設(shè)置:Problem SetupModete MaterialsFh弓尺嚴(yán)Cell Zane 匚ondition Boundary Condition?Mesh InterfacesDynamic Mesh rente 詢 Igs5oluttonSolution Methods 5ol訕on CqptrclsMonitorsSolution Initialiaafcion C

2、alculation Activities Run CalculatlOTiResultsGraphics and Animatloris PlotsReportsGeneraltleshi臭pe” *; Preseure-Baeed . Dens rty-BasedVelocity Formulation AbsoLteRelativeTimeZD SpteQ：_» PlanarTransient? AsisymmetriexisyrnnftEtri 匚5 理卜【 GravityUnit 5.知_|SokerFLUEN中的求解器主要是按照是否聯(lián)立求解各控制方程來區(qū)分的，詳見下圖:(

3、Segregated solver)/' Pressure bsed Solv«r 求解器不目接求解各腔制方程的軼疔方程綱，町是嶼序地円 逐個(gè)地事解各芟呈于低速傾域.mmi : misiwL:忙謹(jǐn)畏呦鍛5射布*丸科IfflS*就蘭彌融電族 «£h7ffi«W 心i.«c±£,初也力磁砲S.MKniUiWJS X 占砂墳販麗二阮耦含武求解常CCouplec* solverDensrty Solver同時(shí)求解備控制方趕，聯(lián)立卓岀各妾疑主娶適用干 巒度、動(dòng)力、能魚等存霆段輕相互依嶽的高麹毎域.求解過程如下:Z.ftiTMJ

4、SWTTrff. »7fWc a»7TW.1SLfiK.4.畑借前卄肄否收猛'T不戰(zhàn)帶孤同第一船.II算法：算法是求解時(shí)的策略，即按照什么樣的方式和步驟進(jìn)行求解。FLUENT算法的選擇在如下圖所示的界面中設(shè)置：Solution MethodsPresswVModty CtuplngSchere51MPLEPresss eOrdervSecond Q der UpwndVMomenh/nS«cnd Qi 嫁 UpwindVOcnstyTu hdent K iftrtic EnttgrFrrt Order UpwrdvGraphct and Arwnstion

5、 Ptoc*RepovtfPrcbMm SetupGeneralModek 制孩erMCH Jone Condtionf &xnJ«y Conations Meih Interface DyrfaMnk Refer enct Wb科SoMiOft:wriSpkXwn <on*rotMonitor 1SolutionCakUcn AetMesRunCikuljitimReijtiTransterttFormdMicnF*st Oder IrYbdt*Orton-Iterttva Time AdVAncrrrentF£b> 円4 Fc* 利站紗這里簡單介紹一

6、下SIMPLE SIMPLEC PISO等算法的基本思想和適用范圍。SIMPLE算法：基本思想如前面講求解器的那張圖中解釋分離式求解器的例子所示的一樣，這里再貼一遍：1. 假設(shè)初始?jí)毫龇植肌?. 利用壓力場求解動(dòng)量方程，得到速度場。3. 利用速度場求解連續(xù)性方程，使壓力場得到修正。4. 根據(jù)需要，求解湍流方程及其他方程5. 判斷但前計(jì)算是否收斂。若不收斂，返回第二步。簡單說來，SIMPLE算法就是分兩步走：第一步預(yù)測，第二步修正，即 預(yù)測修正。SIMPLC算法：是對SIMPLE算法的一種改進(jìn)，其計(jì)算步驟與 SIMPLE算法相同，只是壓力修正項(xiàng)中的一些系數(shù)不同，可以 加快迭代過程的收斂。PIS

7、O算法：比SIMPLE算法增加了一個(gè)修正步，即分三步：第一步預(yù)測，第二步修正得到一個(gè)修正的場分布，第三步在第二步基礎(chǔ)上在進(jìn)行一側(cè)修正。即預(yù)測修正修正。PISO算法在求解瞬態(tài)問題時(shí)有明顯優(yōu)勢。對于穩(wěn)態(tài)問題可能SIMPL或SIMPLE（更合適。如果你實(shí)在不知道該如何選擇，就保持 FLUENT的默認(rèn)選項(xiàng)好了。因?yàn)槟J(rèn)選項(xiàng)可以很好解決70%以上的問題，而且對于大部分出了問題的計(jì)算來說，也很少是因?yàn)樗惴ㄟx擇不恰當(dāng)所致。III離散方法：離散方法是指按照什么樣的方式將控制方程在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)離散，即將偏微分格式的控制方程轉(zhuǎn)化為各節(jié)點(diǎn)上的代數(shù)方程組。FLUENT中離散方法的選擇在如下圖所示的界面中設(shè)置：Proble

8、m SetupModelsMteiiatsCei Zone Coftditjon? boundary CoridiUarisDynamic MeshSubon壺點(diǎn)冊俱Jg冃 5o*ution Controls MonitoriSolution Irtfldatioi CakiilatKn rtctivitiej 氧 g CtculatrciriResdts<rjphics 如 Anirri-ation PlotsSolution MethodsSthemSIMPLESpial Discrete atoonGrcbeniR酩fi站他黔C«HSecond OfderMomerLtumSecond Ofder Upwindi-|fon-Iterativa Time Advancennrnt Frozen Flo? ForDefauft 簡單介紹常用的幾種離散方法：一階迎風(fēng)格式/ Fisrst order upwind: 一階迎風(fēng)格式考慮了流動(dòng)方向，可以得到物理上看起來合理的解。但當(dāng)對流作用占主導(dǎo)而擴(kuò)散作用很小的時(shí)候，一階迎風(fēng)格式夸大了擴(kuò)散的影響，容易偏離真正的場分布。一階格式具有一階精度截 差，當(dāng)網(wǎng)格密度不足時(shí)，一階格式的求解精度有限。二階迎風(fēng)格式/ Second orde