Fluent_入門基礎培訓ppt課件

1、Fluent 根底主要內(nèi)容開展歷史根本功能軟件構造及常用文件類型安裝方法基于6.3版本根本概念求解器的選擇離散格式初始化邊境條件的設定可用的參考資料開展歷史1975年 謝菲爾德大學UK開發(fā)了Tempest1983年 美國的流體技術效力公司creature推出fluent 1988年 Fluent Inc.成立 1995年 收買最大對手FDI公司 FIDAP 1997年 收買Polyflow公司粘彈性和聚合物流動模擬 2006年 被ANSYS收買 在被ANSYS收買后為6.3版本2021年6月發(fā)布12.0版本2021年底發(fā)布13.0版本2021年底發(fā)布14.0版本根本功能1可緊縮與不可緊縮流動問

2、題；穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流動問題；無粘流、層流及湍流問題；牛頓流體及非牛頓流體；對流換熱問題包括自然對流和混合對流；導熱與對流換熱耦合問題；輻射換熱；慣性坐標系和非慣性坐標系下的流動問題模擬；根本功能2多運動坐標系下的流動問題；化學組分混合與反響；可以處置熱量、質(zhì)量、動量和化學組分的源項；用Lagrangian 軌道模型模擬稀疏相顆粒，水滴，氣泡等；多孔介質(zhì)流動；一維風扇、熱交換器性能計算；兩相流問題；復雜外表外形下的自在面流動。軟件構造及常用文件類型1FLUENT包應該包括以下幾個部分：FLUENT解法器prePDF，用于模擬PDF熄滅過程GAMBIT，網(wǎng)格生成TGrid，額外的處置器，用于從現(xiàn)有的邊

3、境網(wǎng)格生成體網(wǎng)格。Filters(Translators)，轉(zhuǎn)換其它程序生成的網(wǎng)格，用于FLUENT計算?？梢越涌诘某绦虬ǎ篈NSYS, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN等。軟件構造及常用文件類型2GAMBIT設置幾何外形生成2D或3D網(wǎng)格其它軟件包，如CAD，CAE等FLUENT網(wǎng)格輸入及調(diào)整物理模型邊境條件流體物性確定計算結果后處置TGrid2D三角網(wǎng)格3D四面體網(wǎng)格2D和3D混合網(wǎng)格prePDFPDF查表2D或3D網(wǎng)格幾何外形或網(wǎng)格PDF程序網(wǎng)格邊境和或體網(wǎng)格邊境網(wǎng)格根本程序構造表示圖軟件構造及常用文件類型3FLUENT軟件文件類型：.jou文件：日志文檔，可以編輯運轉(zhuǎn)。

4、 .dbs文件：Gambit任務文件，假想象修正網(wǎng)格， 可以翻開進展再編輯, 可以翻開進展再編輯。 .msh文件：Gambit輸出的網(wǎng)格文件。.cas文件：.msh文件經(jīng)過Fluent處置后得到的文件。.dat文件： FLUENT計算數(shù)據(jù)結果的數(shù)據(jù)文件。安裝方法Fluent最初只支持UNIX操作系統(tǒng)，面向高端用戶。隨著Windows的普及，F(xiàn)luent也開場支持Windows系統(tǒng)。但其前處置軟件Gambit依然需求在UNIX系統(tǒng)下運轉(zhuǎn)。所以在安裝Gambit前，要安裝一個模擬UNIX系統(tǒng)的軟件Exceed?；贔luent6.3的軟件安裝及破解方法：1. 安裝之前，時間調(diào)整到2005年；2.

5、先裝exceed安裝文件在X:Exceed.v9.0ExceedSET UP，再裝gambit，最后裝fluent；3. 按照提示，復制相應的答應證license到fluent和gambit的目錄里；4. 設置初始環(huán)境；5. 設置完初始環(huán)境之后，把時間調(diào)整過來，重啟電腦！根本概念1理想與實踐流體：根據(jù)能否思索流體的粘性，可將流體分為理想流體和實踐流體?？删o縮流體與不可緊縮流體：根據(jù)流體緊縮性的大小，可將流體分為可緊縮流體與不可緊縮流體。密度隨壓強變化大且不可視為常數(shù)的為可緊縮流體，反之，稱為不可緊縮流體。 正常情況下，液體和低速氣體50m/s可視為不可緊縮流體。牛頓流體和非牛頓流體：根據(jù)流體能

6、否滿足牛頓內(nèi)摩擦定律，可將流體分為牛頓流體和非牛頓流體。符合牛頓內(nèi)摩擦定律，也就是切應力與速度梯度成正比的流體為牛頓流體。 水、酒精等大多數(shù)純液體、輕質(zhì)油、低分子化合物溶液以及低速流動的氣體等均為牛頓流體； 非牛頓流體：油漆、稀光滑脂、高分子溶液、乳化液、淀粉糊、石灰漿、牛奶、牙膏、血液、泥漿等。根本概念2層流和湍流：層流是流體運動規(guī)那么，各部分分層流動互不摻混，質(zhì)點的軌線是光滑的，而且流動穩(wěn)定。湍流的特征那么完全相反，流體運動極不規(guī)那么，各部分猛烈摻混，質(zhì)點的軌線雜亂無章，而且流場極不穩(wěn)定。這兩種截然不同的運動形狀在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化?？捎美字Z數(shù)進展斷定。雷諾數(shù)是流體慣性力與黏性力比值的

7、量度，它是一個無量綱量。 雷諾數(shù)較小時，黏滯力對流場的影響大于慣性力，流場中流速的擾動會因黏滯力而衰減，流體流動穩(wěn)定，為層流；反之，假設雷諾數(shù)較大時，慣性力對流場的影響大于黏滯力，流體流動較不穩(wěn)定，流速的微小變化容易開展、加強，構成紊亂、不規(guī)那么的紊流流場。根本概念3定常流動和非定常流動：以時間為規(guī)范，根據(jù)流體流動的物理量如速度、壓力、溫度等能否隨時間變化，將流動分為定常與非定常兩大類。當流動的物理量不隨時間變化，為定常流動；反之稱為非定常流動。 許多流體機械在起動或關機時的流體流動普通是非定常流動，而正常運轉(zhuǎn)時可看作是定常流動。根本概念4亞音速流動與超音速流動：當氣流速度很大，或者流場壓力變

8、化很大時，流體就遭到了緊縮性的影響。馬赫數(shù)是流體速度與當?shù)匾羲僦戎担羲僭诓煌叨?、溫度等形狀下又有不同?shù)值，因此無法將 Ma的數(shù)值換算為固定的 km/hr 或 mph 等單位。Ma1時，為亞音速流動；Ma1，超音速流動。根本概念5熱傳導及分散：當流體中存在溫度差時，溫度高的地方將向溫度低的地方傳送熱量，這種景象稱為熱傳導。同樣地，當流體混合物中存在組元的濃度差時，濃度高的地方將向濃度低的地方保送該組元的物質(zhì)，這種景象稱為分散。 理想流體忽略了粘性，即忽略了分子運動的動量輸運性質(zhì)，因此在理想流體中也不應思索質(zhì)量和能量輸運性質(zhì)分散和熱傳導，由于它們具有一樣的微觀機制。根本概念6有旋流動和無旋

9、流動：有旋流動是指流場中各處的旋度(流體微團的旋轉(zhuǎn)角速度)不等于零的流動，無旋流動是指流場中各處的旋度都為零的流動。流體運動是有旋流動還是無旋流動，取決于流體微團能否有旋轉(zhuǎn)運動，與流體微團的運動軌跡無關。流體流動中，假設思索粘性，由于存在摩擦力，這時流動為有旋流動：假設粘性可以忽略，而流體本身又是無旋流，這時流動為無旋流動。 例如，均勻氣流流過平板，在緊靠壁面的附面層內(nèi)，需求思索粘性影響，因此，附面層內(nèi)為有旋流動，附面層外的流動，就性可以忽略，為無旋流動。求解器選擇1FLUENT求解器： (1)FLUENT 2d二維單精度求解器；(2)FLUENT 3d三維單精度求解器：(3)FLUENT 2

10、ddp二維雙精度求解器；(4)FLUENT 3ddp三維雙精度求解器。求解器選擇2FLUENT中有兩種求解器 壓力基和密度基。壓力基求解器以動量和壓力為根本變量經(jīng)過延續(xù)性方程導出壓力和速度的耦合算法只采用隱式方式對控制方程進展線性化壓力基求解器有兩種算法分別求解器 壓力修正和動量方程順序求解。耦合求解器(PBCS)壓力和動量方程同時求解 用哪種壓力梯度來計算控制方程中的導數(shù)項。求解器選擇3壓力基求解器經(jīng)過延續(xù)性方程和動量方程導出壓力方程或壓力修正方程壓力-速度耦合方程求解算法Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE)默

11、許算法，穩(wěn)健性好SIMPLE-Consistent (SIMPLEC)對簡單問題，收斂更快，如層流Pressure-Implicit with Splitting of Operators (PISO)對非穩(wěn)態(tài)流動或者高扭曲度網(wǎng)格有用Coupled壓力基耦合求解器求解器選擇4密度基耦合求解器以矢量方式求解延續(xù)性方程、動量方程、能量方程和組分方程經(jīng)過形狀方程得到壓力其他標量方程按照分別方式求解DBCS 可以顯式或隱式方式求解隱式: 運用高斯賽德爾方法求解一切變量顯式: 用多步龍格庫塔顯式時間積分法。求解器選擇5求解器選擇6求解器選擇7壓力基求解器運用范圍覆蓋從低壓不可緊縮流到高速緊縮流需求的內(nèi)存

12、少求解過程靈敏壓力基耦合求解器 (PBCS) 適用于大多數(shù)單相流，比分別求解器性能更好不能用于多相流歐拉、周期質(zhì)量流和 NITA比分別求解器多用1.52倍內(nèi)存密度基耦合求解器 (DBCS)適用于密度、能量、動量、組分間強耦合的景象例如: 伴有熄滅的高速可緊縮流動，超高音速流動、激波干擾隱式方法普通優(yōu)于顯式，由于其對時間步有嚴厲的限制顯式方法普通用于流動時間尺度和聲學時間尺度相當?shù)那闆r如高馬赫激波的傳播離散格式1在對指定問題進展CFD計算之前，首先要將計算區(qū)域離散化，即對空間上延續(xù)的計算區(qū)域進展劃分，把它劃分成許多個子區(qū)域，并確定每個區(qū)域中的節(jié)點，從而生成網(wǎng)格。然后將控制方程在網(wǎng)格上離散，即將偏

13、微分方程格式的控制方程轉(zhuǎn)化為各個節(jié)點上的代數(shù)方程組，然后求解離散方程組，得到各個節(jié)點上的解。節(jié)點之間的近似解，普通以為光滑變化，原那么上可以運用插值方法確定，從而得到整個計算域上的近似解。這種插值方式被稱為離散格式discrezitation scheme離散格式2離散格式3對流項的插值方法有:First-Order Upwind 易收斂，一階精度Power Law 對低雷諾數(shù)流動 ( Recell operating conditions邊境條件的設定3表壓operating pressure壓力程度operating pressure絕對壓力真空假設流動是亞聲速的，那么會忽略Superso

14、nic/Initial Gauge Pressure，它是由指定的駐點值來計算的。這里給出的表壓強的大小，是入口邊境上的總壓。邊境條件的設定4質(zhì)量流量進口邊境條件(mass-flow-inlet)：給定入口邊境上的質(zhì)量流量。主要用于可緊縮流動問題，對于不可緊縮問題，由于密度是常數(shù)，可以運用速度入口條件。假設壓力邊境條件和質(zhì)量邊境條件都適宜流動時，優(yōu)先選擇用壓力進口條件。壓力出口邊境條件(pressure-outlet)：需求給定出口靜壓表壓。而且，該壓力只用于亞音速計算。假設部分變成超音速，那么根據(jù)前面來流條件外推出口邊境條件。需求特別指出的是，這里的壓力是相對于前面給定的任務壓力。假設有回流

15、出現(xiàn)，給的表壓將視為總壓，所以不用給出回流壓力?；亓髁鲃臃较蚺c出口邊境垂直。邊境條件的設定5邊境條件的設定6壓力遠場邊境條件(pressure-far-field): 假設知道來流的靜壓和馬赫數(shù)，F(xiàn)luent提供了的壓力遠場邊境條件來模擬該類問題。該邊境條件只適宜用理想氣體定律計算密度的問題，而不能用于其它問題。為了滿足壓力遠場條件，需求把邊境放到我們關懷區(qū)域足夠遠的地方。給定邊境靜壓和溫度及馬赫數(shù)。可以是亞音速，跨音速或者超音速，并且需求給定流動方向，假設有需求還必需給定湍流量等參數(shù)。邊境條件的設定7邊境條件的設定8自在流出邊境條件(outflow): 不知道流出口的壓力或者速度，這時候可以選擇流出邊境條件。如以下情況，不能用流出邊境條件：包含壓力進口條件可壓速流動問題有密度變化的非穩(wěn)定流動問題即使是不可壓速流動邊境條件的設定9固壁邊境條件wall: