fluent中文简明教程.docx
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fluent中文简明教程
第一章Fluent软件的介绍
fluent软件的组成：
软件功能介绍：
GAMBIT
专用的CFD前置处理器（几何/网格生成）
Fluent4.5
基于结构化网格的通用CFD求解器
Fluent6.0
基于非结构化网格的通用CFD求解器
Fidap
基于有限元方法的通用CFD求解器
Polyflow
针对粘弹性流动的专用CFD求解器
Mixsim
针对搅拌混合问题的专用CFD软件
Icepak
专用的热控分析CFD软件
软件安装步骤：
step1:
首先安装exceed软件，推荐是exceed6.2版本，再装exceed3d,按提示步骤完成即可，提问设定密码等，可忽略或随便填写。
step2:
点击gambit文件夹的setup.exe，按步骤安装；
step3:
FLUENT和GAMBIT需要把相应license.dat文件拷贝到FLUENT.INC/license目录下；
step4：
安装完之后，把x:
\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\gambit.exe命令符拖到桌面（x为安装的盘符）；
step5:
点击fluent源文件夹的setup.exe，按步骤安装；
step6:
从程序里找到fluent应用程序，发到桌面上。
注：
安装可能出现的几个问题：
1.出错信息“unablefind/openlicense.dat"，第三步没执行；
2.gambit在使用过程中出现非正常退出时可能会产生*.lok文件，下次使用不能打开该工作文件时，进入x:
\FLUENT.INC\ntbin\ntx86\，把*.lok文件删除即可；
3.安装好FLUENT和GAMBIT最好设置一下用户默认路径，推荐设置办法，在非系统分区建一个目录，如d:
\users
a）win2k用户在控制面板－用户和密码－高级－高级，在使用fluent用户的配置文件
修改本地路径为d:
\users，重起到该用户运行命令提示符，检查用户路径是否修改；
b）xp用户，把命令提示符发送到桌面快捷方式，右键单击命令提示符快捷方式在快捷方式－起始位置加入D:
\users,重起检查。
几种主要文件形式：
jou文件-日志文档，可以编辑运行；
dbs文件-gambit工作文件；
msh文件-从gambit输出得网格文件；
cas文件-经fluent定义后的文件；
dat文件-经fluent计算数据结果文件。
第二章专用的CFD前置处理器——Gambit
GAMBIT软件是面向CFD的前处理器软件，它包含全面的几何建模能力和功能强大的网格划分工具，可以划分出包含边界层等CFD特殊要求的高质量的网格。
GAMBIT可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的网格。
Gambit软件将功能强大的几何建模能力和灵活易用的网格生成技术集成在一起。
使用Gambit软件，将大大减小CFD应用过程中，建立几何模型和流场和划分网格所需要的时间。
用户可以直接使用Gambit软件建立复杂的实体模型，也可以从主流的CAD/CAE系统中直接读入数据。
Gambit软件高度自动化，所生成的网格可以是非结构化的，也可以是多种类型组成的混合网格。
一.Gambit图形用户界面：
GUI用户界面
Gambit的命令面板
二.GAMBIT的几何造型:
Gambit软件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立几何模型。
另外，Gambit软件在读入其它CAD/CAE网格数据时，可以自动完成几何清理（即清除重合的点、线、面）和进行几何修正。
1 生成点
通过直接输入坐标值来建立几何点，输入坐标时即可以使用笛卡尔坐标系，也可以使用柱坐标系。
或者在一条曲线上生成点，将来可以用这点断开曲线。
2面的生成
通过三点一张平行四边形的平面。
通过空间的点生成一张曲面。
通过空间的一组曲线生成一张放样曲面。
通过两组曲线生成一张曲面
通过构成封闭回路的曲线生成一张曲面。
通过绕以选定轴旋转一条曲线生成一张回转曲面。
根据给定的路径何轮廓曲线生成扫掠曲面。
3面的生成
通过三点一张平行四边形的平面。
通过空间的点生成一张曲面。
通过空间的一组曲线生成一张放样曲面。
通过两组曲线生成一张曲面
通过构成封闭回路的曲线生成一张曲面。
通过绕以选定轴旋转一条曲线生成一张回转曲面。
根据给定的路径何轮廓曲线生成扫掠曲面。
3生成几何实体
Gambit软件中，可以直接生成块体柱体、锥体、圆环体、金字塔体等。
然后再通过实体间的布尔运算得到较为复杂的实体。
把现有曲面缝合为一个实体。
把一个断面图绕一个轴旋转生成回转体。
沿给定的路径扫掠一个断面，得到一个扫掠体。
三.GAMBIT的通用功能
1布尔运算
Unite
取两个面或两个的体的并集作为一个新的面和实体
Subtract
从一个面或体上减去一个面或体得到一个新的面或体。
Intersect
取两个面或体的交集为新的面或实体。
2移动和拷贝
move/copy
将所选择的几何移动或拷贝到新位置。
共有四种方式：
Translate（平移）、Scale（比例）、Reflect（镜像）、Rotate（旋转）
3 分裂与合并
split
可以用一个面把另一个面分裂为两个面。
也可以用一个体把另一个体分裂为两个体。
Merge
把两个面合并为一个面，或把两个体合并为一个体。
4连接与解除连接
Connect把完全重合的点、线、面合并。
当处于Connect状态时，相邻几何网格连续；Disconnrct解除这种连接。
当处于Disconnrct状态时，允许相邻几何划分出不连续的网格。
FLUENT5允许使用不连续的网格。
5 Undo和删除
撤销上一条命令，在GAMBIT中UNDO没有级数限制。
删除相应的对象，如点、线、面、体、网格。
四.网格生成
Gambit软件提供了功能强大、灵活易用的网格划分工具，可以划分出满足CFD特殊需要的网格。
1 生成线网格
在线上生成网格，作为将在面上划分网格的网格种子，允许用户详细的控制在线上节点的分布规律，Gambit提供了满足CFD计算特殊需要的五种预定义的节点分布规律。
2 生成面网格
对于平面及轴对称流动问题，只需要生成面网格。
对于三维问题，也可以先划分面网格，作为进一步划分体网格的网格的网格种子。
Gambit根据几何形状及CFD计算的需要提供了三种不同的网格划分方法:
①映射方法
映射网格划分技术是一种传统的网格划分技术，它仅适合于逻辑形状为四边形或三角形的面，它允许用户详细控制网格的生成。
在几何形状不太复杂的情况下，可以生成高质量的结构化网格。
②子映射方法
为了提高结构化网格生成效率，Gambit软件使用子映射网格划分技术。
也就是说，当用户提供的几何外形过于复杂，子影射网格划分方法可以自动对几何对象进行再分割，使在原本不能生成结构化网格的几何实体上划分出结构化网格。
子映射网格技术是FLUENT公司独创的一种新方法，它对几何体的分割只是在网格划分算法里进行，并不真正对用户提供的几何外形做实际操作。
③自由网格
对于拓扑形状较为复杂的面，可以生成自由网格，用户可以选择合适的网格类型（三角形或四边）。
3 边界层网格
CFD计算对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格，二是网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。
对于面网格，可以设置平行于给定边的边界层网格，可以指定第二层与第一层的间距比，及总的层数。
对于体网格，也可以设置垂直于壁面方向的边界层，从而可以划分出高质量的贴体网格。
而其它通用的CAE前处理器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分析中不存在边界层问题，因而采用这种工具生成的网格难以满足CFD计算要求，而Gambit软件解决了这个特殊要求。
五.Gambit的可视化网格检查技术和网格输出功能
可以直观的显示网格质量，用户可以浏览单元畸变、扭曲、网格过度、光滑性等质量参数，可以根据需要细化和优化网格，从而保证CFD的计算网格。
用颜色代表网格的质量。
Gambit支持所有的FLUENT求解器，如FLUENT4.5，FLUENT5，NEKTON，POLYFLOW，FIDAP等求解器。
Gambit支持面向图形的边界条件，也就是说，用户可以直接在几何图形上施加流动的边界条件。
不需要在网格上进行操作。
六.CAD/CAE接口
Gambit软件可以直接存取主流的CAD/CAE系统的网格数据并支持标准的数据交换格式。
1.Gambit软件支持以下CAD软件几何接口：
ACIS：
Gambit软件的图形就是基于ACES核心，因而可以支持ACIS各种版本的几何数据；
Pro/engineerVRML:
Gambit可以直接输入PTC公司Pro/engineer软件输出的VRML格式的数据。
OptegraVisulizer:
Gambit可以直接输入PTC公司OptegraVisulizer数据格式；
IDEASFTL:
Gambit可以直接输入SDRC公司IDEASFTL格式的数据；
IGES：
Gambit软件可以读取IGES几何数据，并在读入时自动清理重复的几何元素；
STL：
Gambit软件支持STL格式的数据；
Gambit软件也支持STEP、SET、VDAFS、VDAFS、PARASOLID、CATIA格式的几何数据。
2 CAE接口
Gambit可以直接输入主流CAE软件的网格，而且在输入网格后可以自动反拓出相应的曲面或几何实体。
Gambit可以输入以下软件的网格数据：
ANSYS
NASTRAN
PATRAN
FIDAP
GAMBIT
第三章专用的CFD求解器——fluent
FLUENT6是Fluent公司的旗舰产品，其解算器采用完全的非结构化网格和控制体积法。
作为一个通用求解器，适用于低速不可压流动、跨音速流动乃至可压缩性强的超音速和高超声速流动等各种复杂的流场。
FLUENT丰富的物理模型使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、湍流、化学反应、多相流等其它复杂的流动现象。
Fluent6软件是由Uns和Rampant软件升级而来，Fluent6包含了二者的全部功能，并且增加了耦合隐式算法。
Rampant是Fluent公司和NASA合作开发的专用于高可压缩流动问题的CFD软件。
FLUENT6.0是专用的CFD软件，用来模拟从不可压流到中等程度可压流乃至高度可压流范围内的复杂流场。
由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而Fluent6.0能达到最佳的收敛精度。
灵活的非结构化网格和基于求解精度的自适应网格及成熟的物理模型，使FLUENT6.0在层流、转捩和湍流、传热、化学反应、多相流等领域取得了显著成效。
1基本功能
二维平面流动，二维轴对称流动，和三维流动
定常或非定常流动分析
亚声速、跨声速、超声速和高超声速流动
层流、转捩和湍流
牛顿流或非牛顿流
传热，包括自然对流、强迫对流和混合对流，固体/流体耦合传热，辐射和运动固体的热传导
化学组分的混合和化学反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型
自由表面和多相流（包括气-液、气-固和液-固）
离散相（粒子/液滴/气泡）的拉格朗日轨迹计算，包括与连续相的耦合
融熔/凝固的相变模型
多孔介质模型，具有各向异性的渗透性、惯性阻尼、固体热传导和多孔表面的压力跳跃条件
风扇、泵、辐射器和热交换器等的集总参数模型
惯性或非惯性坐标系
多种参考系和滑动网格
应用于转子静子干扰、扭矩变换器及透平机的混合面模型
热量、质量、动量和化学组分的体积源项
介质特性数据库
2网格性能
四边形、三角形、六面体、四面体、棱形、金字塔形网格
允许非保形（不连续）的网格界面重叠
接受以下软件产生的网格GAMBIT、GeoMesh、TGrid、preBFC、ICEM/CFD、I-DEAS、PATRAN、NASTRAN、ANSYS、Pro/ENGINEER、STL、PLOT3D和其它软件
动态、自适应网格技术有：
三角形和四面体网格保形适应
悬挂节点适应和所有类型网格的嵌套
用户指定区域的网格细化和采用求解变量、导出变量（例如Y+，离壁距离）和用户自定义物理量的自适应网格细化
细化网格后流场变量自动插值
网格粗化
网格光顺及改进工具
网格处理功能（比例缩放、平移、合并、分裂）
混合网格生成
3数值方法
FLUENT6.0提供了三种求解方法。
FLUENT6.0中的求解器有以下特征：
¨ 完全非结构化网格的有限体积法
适用于所有速度范围
动态内存分配
单、双精度运算
4非耦合的求解方法（FLUENT/UNS4.2的发展）
基于压力修正的非耦合求解算法，包括SIMPLE、SIMPLEC和PISO
多种离散格式，包括一阶迎风格式、幂次律格式、二阶迎风格式和QUICK格式
一阶和二阶隐式时间离散格式
包括PRESTO线性插值、二次插值和体积力加权插值的压力插值格式
体积力隐式处理
采用V形、W形、F形和拐折循环求解线性代数多重网格方程，高斯-赛德尔松弛法
5耦合求解方法（RAMPANT4.2的发展）
¨ 不可压和混合区域流动的预处理
所有流场平均量的耦合求解
湍流、辐射和用户自定义标量输运方程的非耦合求解
包括一阶和二阶迎风格式的离散格式
显、隐式的一阶、二阶时间离散格式
显式格式
多步龙格-库塔时间步进算法
全近似格式多重网格、当地时间步长和隐式残差光顺收敛加速
显式统一时间步长的时间-精度解
隐式格式
所有通量和源项的完全牛顿形式线性化
V形和F形循环求解代数多重网格、块矩阵线性方程，高斯-赛德尔松弛法
6湍流模型
¨ Spalart-Allmaras的一方程（涡粘性输）运模型
包括标准的k-模型，Realizablek-模型和RNGk-模型的k-模型
浮力和压缩效应的k-子模型
应用于旋流，低雷诺数效应和对Prandtle/Schmidt数的解析式的对K，，能量和组元的RNG子模型
包括壁面反射模型和线性或二次压力-应变模型的雷诺应力模型
对大涡模拟的亚格子应力模型
包括标准壁面函数，非平衡、对压力梯度敏感的壁面函数、k-模型和RSM的两层模型等的不同近壁模型
用户自定义层流区域的湍流抑制的转捩流动模拟（固定转捩）
7边界条件
¨ 多种流动入口/出口条件有：
以笛卡尔坐标或圆柱坐标或极坐标表示的入口速度分量的大小和方向，法向速度的大小及用户自定义的当地坐标分量
入口质量通量
入口静压和总压，法向或指定的速度方向
多组分系统的入口质量组分
入口静温和总温
入口湍流强度和耗散率（用湍流强度、长度尺度、水力学直径和粘性比输入）
出口静压
充分发展管流的出口流动边界条件（Outflow）
质量流出
进气/排气扇
进风口/出风口
壁面边界，指定为：
以笛卡尔坐标表示的旋转速度和切向速度分量
包括滑移条件的剪切率
用热通量，温度，外部对流，辐射以及混合条件表示的热边界条件
选择包括壁面粗糙度效应的湍流壁面函数的剪应力计算
两侧壁面耦合和指定热阻的热传导条件
对于平均和湍流参数的入口空间刨面或壁面边界条件
风扇特性曲线函数
通过体积源项确定的入口亚格子尺度
对称、旋转周期性和移动周期性边界
轴线边界条件
在流线周期边界条件中指定质量流率（流动和热交换）
在周期性边界条件中指定压降
8介质物性
¨ 常量或可变的物性，包括温度和本构关系（可输入数据或分段的多项式）
包括标准流体和固体介质物（用户可修补）性的数据库：
标准反应机理、化学组分混合、热力学和动力学性质
标准固体、液体、液体燃料和煤的粒子/液滴数据
根据理想气体规律或温度相关的多项式规律计算流体密度，包括有浮力流动中密度的Boussinesq处理
用温度的多项式或幂次律或Sutherland公式的流体粘性计算
非牛顿流模型，包括幂次律流体，Carreau流，或与温度相关的用户自定义规律
在固体区域内的与温度相关的热容与热传导
各向异性的热传导
冷却剂和碳氢的真实气体模型
用户自定义的物性参数输入
9用户定义函数
解释（在运行时编译）和编译事先编译，在运行时连接）选项
在连续、动量、能量、组分和体积组分输运方程的体积源项的指定
表面和体积反应速度
用户物性的定义
用户的边界条件和初始化条件
用户定义的标量输运方程
用户自定义的后处理变量的生成
用户指定辐射模型的散射相函数
离散相模型的体积力、阻力和源项
10并行处理
共享存贮系统（如WindowsNT、SGI、HP、DEC、Sun和Cray多处理器）的并行处理
分布式存贮系统（如IBMSP-2、CrayT3D/E等）和工作站网络的并行处理
基于网格划分方法（如METIS）的区域分解法
基于LSF第三方软件的载荷平衡功能
通过库的自动优化信息分配
11界面、图形后处理和报告
多任务处理和远程递交运行的客户-服务器结构
全交互式图形和文本式用户界面
宏语言和文本形式
诊断和错误检测
网格检验（有效性、质量、大小）、合并、分开和重新排序功能
启动、求解和后处理的动态控制
解算器和物理模型的报告
灵活的单位制规定（SI单位、英制单位、单一/混合单位）
动态中断和重新计算
残差报告和显示
质量、热量及化学组分的通量的报告和监测
力和力矩的报告和监测
表面积分和平均的计算和报告
体积积分和平均的计算和报告
周向平均
时间平均和大涡湍流模拟的均方根（RMS）报告
用户定义的场函数的计算功能
梯度和导出量的计算
几何和流场变量的直方图
二维数据X-Y图
数据的图形探测
强大的图形流动可视化和动画功能
基于鼠标的操作（旋转、平移、放大）
丰富的硬拷贝功能
12数据输出
数据可输出到AVS、DataExplorer、EnSight、FAST、FIELDVIEW和TECPLOT
EnSight和FIELDVIEW的并行数据输出
FEA数据输出到NASTRAN、PATRAN和I-DEAS
第三章Gambit使用
1.1Gambit介绍
网格的划分使用Gambit软件，首先要启动Gambit，在Dos下输入Gambit，文件名如果已经存在，要加上参数-old。
一．Gambit的操作界面
图1Gambit操作界面
如图1所示，Gambit用户界面可分为7个部分，分别为：
菜单栏、视图、命令面板、命令显示窗、命令解释窗、命令输入窗和视图控制面板。
文件栏
文件栏位于操作界面的上方，其最常用的功能就是File命令下的New、Open、Save、Saveas和Export等命令。
这些命令的使用和一般的软件一样。
Gambit可识别的文件后缀为.dbs，而要将Gambit中建立的网格模型调入Fluent使用，则需要将其输出为.msh文件（file/export）。
视图和视图控制面板
Gambit中可显示四个视图，以便于建立三维模型。
同时我们也可以只显示一个视图。
视图的坐标轴由视图控制面板来决定。
图2显示的是视图控制面板。
图2视图控制面板
视图控制面板中的命令可分为两个部分，上面的一排四个图标表示的是四个视图，当激活视图图标时，视图控制面板中下方十个命令才会作用于该视图。
视图控制面板中常用的命令有：
全图显示、
选择显示视图、
选择视图坐标、
选择显示项目、
渲染方式。
同时，我们还可以使用鼠标来控制视图中的模型显示。
其中按住左键拖曳鼠标可以旋转视图，按住中键拖动鼠标则可以在视图中移动物体，按住右键上下拖动鼠标可以缩放视图中的物体。
命令面板
命令面板是Gambit的核心部分，通过命令面板上的命令图标，我们可以完成绝大部分网格划分的工作。
图3显示的就是Gambit的命令面板。
图3Gambit的命令面板
从命令面板中我们就可以看出，网格划分的工作可分为三个步骤：
一是建立模型，二是划分网格，三是定义边界。
这三个部分分别对应着Operat
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