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fluent中文教程笔记

1.FLUENT提供三种不同的解格式：

分离解；隐式耦合解；显式耦合解。

三种解法都可

以在很大流动范围内提供准确的结果，但是它们也各有优缺点。

分离解和耦合解方法的区别

在于，连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同，分离解是按顺序解，

耦合解是同时解。

两种解法都是最后解附加的标量方程（比如：

湍流或辐射）。

隐式解法和

显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。

2.分离解以前用于FLUENT4和FLUENT/UNS，耦合显式解以前用于RAMPANT。

分离

解以前是用于不可压流和一般可压流的。

而耦合方法最初是用来解高速可压流的。

现在，两

种方法都适用于很大范围的流动（从不可压到高速可压），但是计算高速可压流时耦合格式比

分离格式更合适。

FLUENT默认使用分离解算器，但是对于高速可压流（如上所述），强体积力导致的强

烈耦合流动（比如浮力或者旋转力），或者在非常精细的网格上的流动，你需要考虑隐式解法。

这一解法耦合了流动和能量方程，常常很快便可以收敛。

耦合隐式解所需要内存大约是分离

解的1.5到2倍，选择时可以通过这一性能来权衡利弊。

在需要隐式耦合解的时候，如果计

算机的内存不够就可以采用分离解或者耦合显式解。

耦合显式解虽然也耦合了流动和能量方

程，但是它还是比耦合隐式解需要的内存少，但是它的收敛性相应的也就差一些。

注意：

分离解中提供的几个物理模型，在耦合解中是没有的：

多项流模型；混合组分/PDF

燃烧模型/预混合燃烧模型/Pollutantformationmodels/相变模型/Rosseland辐射模型/指定质

量流周期流动模型/周期性热传导模型。

3.FLUENT不会管所解能量方程是温度还是焓形式，它都会设定默认的亚松弛因子为1.0。

在能量场影响流体流动（通过温度相关属性或者焓）的问题中，你应该是用较小的亚松弛因

子，一般在0.8到1.0之间。

当流场和温度场解耦时（没有温度相关属性或者浮力），你可以保留松弛因子的默认值1.0。

4.层流有限速率模型：

忽略湍流脉动的影响，反应速率根据Arrhenius公式确定。

涡耗散模型：

认为反应速率由湍流控制，因此避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。

涡耗散概念（EDC）模型：

细致的Arrhenius化学动力学在湍流火焰中合并。

注意详尽的化学动力学计算代价高昂。

5.尽管FLUENT允许采用涡耗散模型和有限速率/涡耗散模型的多步反应机理（反应数>2），但可能会产生不正确的结果。

原因是多步反应机理基于Arrhenius速率，每个反应的都不一样。

在涡耗散模型中，每个反应都有同样的湍流速率，因而模型只能用于单步（反应物—产物）或是双步（反应物—中间产物，中间产物—产物）整体反应。

模型不能预测化学动力学控制的物质，如活性物质。

为合并湍流流动中的多步化学动力学机理，使用EDC模型。

6.涡耗散模型需要产物来启动反应。

当你初始化求解的时候，FLUENT设置产物的质量比率为0.01，通常足够启动反应。

但是，如果你首先聚合一个混合解，其中所有的产物质量比率都为0，你可能必须在反应区域中补入产物以启动反应。

7.涡-耗散-概念（EDC）模型是涡耗散模型的扩展，以在湍流流动中包括详细的化学反应机理。

它假定反应发生在小的湍流结构中，称为良好尺度。

良好尺度的容积比率按下式模拟

在FLUENT中，良好尺度中的燃烧视为发生在定压反应器中，初始条件取为单元中当前的物质和温度。

反应经过时间尺度τ*后开始进行，由方程13.1-7的Arrhenius速率控制，并且用普通微分方程求解器CVODE进行数值积分。

经过一个τ*时间的反应后物质状态记为Yi∗

8.已选物质SelectedSpecies列表中物质的顺序非常重要。

FLUENT认为列表中最后的物质是大量的物质。

因此，当你从混合物材料中增加或是删除物质时，必须小心将最丰富（按质量）的物质作为最后一个物质。

9.完成了周期性热传导常数壁面温度的用户输入之后，你就可以解决流动和热传导问题直

至收敛。

最为有效的解决方法是首先解没有热传导的周期性流动，然后不改变流场来解热传

导问题，具体步骤如下：

1）.在解控制面板中关闭能量方程选项。

菜单：

Solve/Controls/Solution...。

2）.解剩下的方程（连续性，动量以及湍流参数（可选））来获取收敛的周期性流动的流场解。

注意，当你在开始计算之前初始化流场时，请使用入口体积温度和壁面温度的平均值作

为流场的初始温度。

3）.回到解控制面板，关闭流动方程打开能量方程。

4）.解能量方程直至收敛获取周期性温度场。

当同时考虑流动和热传导来解决周期性流动和热传导问题时，你就会发现上面所介绍的

方法相当有效。

10.对于轴对称问题，旋转轴必须是x轴，网格必须在直线y=0上或上方。

11.LimitationsofthePremixedCombustionModel

Thefollowinglimitationsapplytothepremixedcombustionmodel:

•Youmustusethepressure-basedsolver.Thepremixedcombustionmodelisnotavailablewiththedensity-basedsolver.

•Thepremixedcombustionmodelisvalidonlyforturbulent,subsonicflows.Thesetypesofflamesarecalleddeflagrations.Explosions,alsocalleddetonations,wherethecombustiblemixtureisignitedbytheheatbehindashockwave,canbemodeledwiththefinite-ratemodelusingthedensity-basedsolver.

•Thepremixedcombustionmodelcannotbeusedinconjunctionwiththepollutant（thatis,sootandNOx）models.However,aperfectlypremixedsystemcanbemodeledwiththepartiallypremixedmodel,whichcanbeusedwiththepollutantmodels.

•Youcannotusethepremixedcombustionmodeltosimulatereactingdiscrete-phaseparticles,becausethesewouldresultinapartiallypremixedsystem.Onlyinertparticlescanbeused

withthepremixedcombustionmodel.

•TheG-Equationmodelcanbeusedonlywiththeunsteadysolverbecauseittrackstheflamefrontintime.However,RANSsolutions,whichtendtoasteady-state,canbemodeledbyevolvingthemintimeuntilthesolutionisstationary.

1.

注意：

1.对流项的插值方法有:

–

First-OrderUpwind–易收敛，一阶精度。

PowerLaw–对低雷诺数流动（Recell<5）比一阶格式更精确

Second-OrderUpwind–尤其适用流动和网格方向不一致的四面体/三角形网格，二阶精度，收敛慢

MonotoneUpstream-CenteredSchemesforConservationLaws（MUSCL）–对非结构网格，局部三阶精度，对二次流、旋转涡、力等预测的更精确

QuadraticUpwindInterpolation（QUICK）–适用于四边形/六面体以及混合网格，对旋转流动有用，在均匀网格上能达到三阶精度

2.–

Green-GaussCell-Based–可能会引起伪扩散

Green-GaussNode-Based–更精确，更少伪扩散，建议对三角形/四面体网格采用

Least-SquaresCell-Based–建议对多面体网格采用，精度和属性同Node-based

3.使用分离算法时，计算面上压力的插值方法有:

Standard–默认格式，对于近边界的沿面法向存在大压力梯度流动，精度下降（如果存在压力突变，建议改用PRESTO!

）

PRESTO!

–用于高度旋流，包括压力梯度突变（多孔介质，风扇模型等）或者计算域存在大曲率的面

Linear–当其他格式导致收敛问题或非物理解时使用

Second-Order–用于压缩流，不适用多孔介质、风扇、压力突变以及VOF/Mixture多相流

BodyForceWeighted–用于大体积力的情况，如高瑞利数自然对流或高旋流