FLUENT流体与传热教程难点笔记

《FLUENT流体分析及仿真实用教程》
朱红钧 林元华 谢龙汉
人民邮电出版社


水的动力粘度为0.001003 kg/(m*s)，密度为998.2 kg/m^3

proj intervals 径向划分间隔数

fluent手册推荐：对于瞬态问题，PISO算法有明显的优势；而对于稳态问题，可能选SIMPLE或SIMPLEC算法更适合。

plot图形窗口中的图形，按ctrl+d，回到默认视图的位置和大小。

scale文本框中的数值是指矢量被放大的倍数，既有向线段的长短；skip文本框的数值可以改变矢量的密集程度，数值越大密集度越低。


请教有关“壁厚设置”的一个小问题
向各位请教一个关于壁厚设置的问题：
若案例为圆管内流动，管子内径径为50mm，壁厚为4mm，即外径为58mm（内外径均指直径），在建立几何模型时，忽略了壁面，使用内径做参数画出了圆柱体，生成网格并导入fluent中后，在设置wall边界条件时，有一个thickness选项，该填写多少？ 谢谢！
如果是以外径画出的圆柱体模型呢，thickness又该填写多少？谢谢！
答：就是4mm。
流动计算域就是流体流动的区域，不能“以外径画出的圆柱体模型”。（论坛上说的）




四、湍流模型：

一般认为，无聊湍流运动多么复杂，非稳态的连续性方程和N-S方程对于湍流的瞬时运动都仍然适用。
常见的湍流模型：
1. k-e 模型 （各向同性的湍流粘度来计算湍流应力）
1）标准K-e模型，在湍动能k方程的基础上，引入了一个 湍动能耗散率e的方程，形成了k-e双方程模型。
2）重组化群k-e模型（RNG k-e 模型）
3）可实现k-e模型（Realizable k-e 模型）
2. RSM 模型，雷诺应力模型（RSM 模型）就是求解雷诺应力张量的各个分量的输运方程。
3. LES 模型，假设流动的几何和边界条件决定了大涡的特性，而流动特性主要在大涡中体现，小涡受几何和边界条件的影响较小，并且各向同性，所以计算时直接求解大涡，这种方法就是大涡模型（LES 模型）。定常流动时的湍流模型对话框里找不到，因为大涡模型是非定常流动的模型模拟。




五、热传递：

1 热传导（导热）
2 热对流
3 热辐射

热辐射模型有5种：
1 离散换热模型（DTRM）
2 P-1 模型
3 Rosseland 辐射模型
4 表面辐射模型（S2S）
5 离散坐标辐射模型（DO）

选择辐射模型的标准主要有：
1 光学厚度： 光学厚度远大于1时，最好选用P-1和Rosseland模型；光学厚度大于3时，选用Rosseland模型；对于更高的光学厚度，推荐使用DO模型和二阶离散格式；DTRM和DO模型对于任何光学厚度都适应；对于光学厚度小于1的则只能使用DTRM和DO模型。
2 散射率和发射率： P-1、Rosseland和DO模型都可以计算散射问题，而DTRM

则忽略了散射的影响。
3 颗粒效应： 只能使用P-1和DO模型计算气体与颗粒间的辐射换热。
4 半透明介质与镜面边界： 只能使用DO模型。
5 非灰体辐射： 只能使用DO模型。
6 局部热源问题： 推荐使用DO模型，如果采用足够多的射线数目，还可以采用DTRM模型。
7 封闭腔内没有参与性辐射介质的情况： S2S模型最适用。
8 外辐射问题： 如果要考虑计算区域外部的辐射问题，那么，在模型边界定义时要使用外部辐射边界条件。如果不关心计算区域内部的辐射，仅考虑外部辐射的影响，只需要用户在边界定义的时候使用外部辐射边界条件即可。




六、非定常流动：

对于三维模型中的大涡模拟（LES）和离散涡模拟（DES），因其本身需要在时间上进行统计，所以只能用非定常流动进行模拟。
Max Iterations per Time Step 关系到问题的收敛性。一个时间步所占用的最大迭代次数要适中，尽可能的加快问题的收敛速度。
注意：时间步长的设置是根据最大可能速度和网格单元的尺度来决定的，本例中网格单元0.1m，最大可能速度10m/s，故选0.01s。（t=s/v）
fluent默认Max Iterations per Time Step为20，改为40是为了保证每个迭代步的收敛性。




七、多相流模型：

基于欧拉-欧拉方法的多相流模型主要有：
1 VOF 模型 （Volume of Fluid）
2 Mixture 模型 （混合模型）
3 Euler 模型 （欧拉模型）
见教材《FLUENT入门与进阶教程》154页

三种欧拉多相流模型选择原则：
见教材《FLUENT入门与进阶教程》157页

多相流模型选择的基本原则：
通常先决定采用何种最能符合实际流动的模式，然后根据以下模型来选取最佳的模型，包括选择含有气泡、液滴和粒子的流动模型。
对于体积分数小于10%的气泡、液滴和粒子

实例：溃坝，多相流模型，非定常流动。vof模型。注意：时间步长的设置是根据最大可能速度和网格单元的尺度来决定的，本例中网格单元0.1m，最大可能速度10m/s，故选0.01s。（t=s/v）

实例：油水两相流弯管流动模拟。定常流动，湍流k-e（realizable）。含水率为20%。注意：混合模型和欧拉模型都是用于流动中分散相的体积分数超过10%的情形。




八、转动模型：

1 动参考系模型
2 滑移模型
3 动网格模型

动参考系（MRF）模型、混合平面模型、滑动网格模型。
MRF模型和混合平面模型可用于定常流动的计算。
MRF模型是最简单的，也是最经济和最常用的。
MRF模型：当边界上流动区域几乎均与混合时，比较适宜。但要精确模拟叶轮片的瞬态问题时就无能为力了，可以求助滑动网格法。

滑动网格模型是在动参考系（MRF）模型和混合平面模型的基础上发

展起来的，用于描述计算区域的运动。如会车、转子运动、分机运动等。
与MRF模型最大的区别：可以处理非定常问题。
网格分界面
内部区域
壁面区域 周期区域
与MRF模型不同的是滑动网格模型需要定义分界面。interface type：周期性问题选择Periodic，若分界面位于固体和流体区域，则选择Coupled。

动网格模型 unsteady
流动既可以是明确的运动，也可以是未知的运动。
3种动网格运动的方法来更新变形区域内德体网格：
1 弹性光顺法 smoothing2 动态层技术 layering
3 局部网格重构法 remeshing
提供了六自由度（6 DOF）求解器（重力和加速度）来计算物体的位置和姿态。
Define——Dynamic Mesh——Parameters
remeshing里的must improve skewness 必须改善扭曲




九、组分输运与化学反应模型：

模拟反应的模型：
1 通用有限速率模型
2 非预混燃烧模型
3 预混燃烧模型
4 部分预混燃烧模型
5 PDF输运方程模型

通用有限速率模型是最通用的模型，其计算反应速度以下有三种方法：
1 层流Arrhenius速度表达式计算
层流有限速率模型 (Laminar Finite-Rate)
该模型使用Arrhenius公式计算化学源项，忽略湍流脉动的影响。因此对于层流或化学反应相对缓慢的湍流燃烧是准确的，对于高度非线性的湍流火焰一般是不精确的。
2 从Magnussen和Hjertager的漩涡耗散模型计算
涡耗散模型 (Eddy-Dissipation)
在涡耗散模型中，每个反应都有同样的湍流速率，因而模型只用于单步或双步总包反应。该模型不能预测化学动力学控制的物质，如自由基。如果希望考虑湍流流动中的多步化学动力学机理，可以使用EDC模型。
3 从EDC模型计算 (EDC)
EDC（涡-耗散-概念）模型是涡耗散模型的扩展。
EDC模型能够在湍流反应流动中考虑详细的化学反应机理，但消耗的内存较多，时间长，所以通常在快速化学反应假定无效的情况下才使用该模型，如快速熄灭火焰中缓慢的CO烧尽、选择性非催化还原中的NO转化等问题。

Species Transport 组分输运模型
full buoyancy effects 考虑全浮力影响

定义边界条件时，定义边界条件时质量分数最大的组分不用定义（因此在边界条件的species里也不显示），其质量通过1减去其他组分求得。





在新浪网一篇博客里看到的：

Pressure-Based Solver是Fluent的优势，它是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver和Coupled Solver，其实也就是Pressure-Based Solver的两种处理方法；
Density-Based Solver是Fluent 6.3新发展出来的，它是基于密度法的求

解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。
Density-Based Solver下肯定是没有SIMPLEC，PISO这些选项的，因为这些都是压力修正算法，不会在这种类型的求解器中出现的；一般还是使用Pressure-Based Solver解决问题。

pressure based OR density based
刚看了一些关于压力基和密度基的介绍，在这里简单总结一些，希望对大家有用。
1，pressure based 求解方法在求解不可压流体时，如果我们联立求解从动量方程和连续性方程离散得到的代数方程组，可以直接得到各速度分量及相应的压力值，但是要占用大量的计算内存，这一方法已可以在Fluent6.3中实现，所需内存为分离算法的1.5-2倍，同时Fluent6.3中的压力基耦合求解器也很适合求解带有激波的高速空气动力问题（可压流体），这是一个新变化。本人也在尝试用这个模型模拟一些噪声问题。
2，density based求解方法是针对可压流体设计的，因而更适合于可压流场的计算。以速度分量、密度（密度基）作为基本变量，压力则由状态方程求解。



[求助]gambit里面的图像为保存，下次如何打开？
你先打开一个好的.dbs，然后再open你要打开的那个，就可以了。如果不成，多试几次。我的经常出现这样的问题，就是这样解决的。


PRESTO！算法适用于有大压力梯度的旋转流动。