Fluent后处理分析
第四章Fluent后处理
利用FLUENT 提供的图形工具可以很方便的观察CFD 求解结果，并得到满意的数据和图形，用来定性或者定量研究整个计算。本章将重点介绍如何使用这些工具来观察您的计算结果。
1 生成基本图形
在FLUENT中能够方便的生成网格图、等值线图、剖面图,速度矢量图和迹线图等图形来观察计算结果。下面将介绍如何产生这些图形。
一、生成网格图
生成网格或轮廓线视图的步骤
(1)打开网格显示面板
菜单：Display –〉Grid...
图4-1 网格显示对话框
(2)在表面列表中选取表面。点击表面列表下的Outline 按钮来选择所有“外”表面。如果所有的外表面都已经处于选中状态，单击该按钮将使所有外表面处于未选中的状态。点击表面列表下的Interior 按钮来选择所有“内”表面。同样，如果所有的内表面都已经处于选中状态，单击该按钮将使所有内表面处于未选中的状态。
(3)根据需要显示的内容，可以选择进行下列步骤：
1)显示所选表面的轮廓线，在图4-1所示的对话框中进行如下设置：在Options 项选择Edges，在Edge Type 中选择Outline。
2)显示网格线,在Options 选择Edges，在Edge Type 中选择ALL。
3)绘制一个网格填充图形,在Options 选择Faces。显示选中面的网格节点,在Options 选择Nodes。
(4)设置网格和轮廓线显示中的其它选项。
(5)单击Display 按钮，就可以在激活的图形窗口中绘制选定的网格和轮廓线。
二、绘制等值线和轮廓图
生成等值线和轮廓的步骤：
通过图4-2 所示的等值线对话框来生成等值线和轮廓。
菜单：Display –〉Contours...
图4-2 等值线对话框
生成等值线或轮廓的基本步骤如下：
(1) 在Contours Of 下拉列表框中选择一个变量或函数作为绘制的对象。首先在上面的列表中选择相关分类；然后在下面的列表中选择相关变量。
(2) 在Surfaces 列表中选择待绘制等值线或轮廓的平面。对于2D情况，如果没有选取任何面，则会在整个求解对象上绘制等值线或轮廓。对于3D情况，至少需要选择一个表面。
(3) 在Levels 编辑框中指定轮廓或等值线的数目。最大数为100。
(4) 如果需要生成一个轮廓视图，请在Option 中选中Draw Profiles 选项。在轮廓选项对话框中(如图4-3)，可以如下定义轮廓：
图4-3 轮廓选项对话框
1)在Reference Value 中为轮廓设置“0 高度”参考值，并在比例系数(Scale Factor)中设置投影的长度比例因子。在定义的面上，任何节点值等于参考值(Reference Value)点都将被绘制在轮廓上。大于参考值(Reference Value)的点将被投影到定义面的前面。(按照投影方向(Projection Dir)中定义的方向)并且根据比例系数(Scale Factor)中的值进行缩放；小于参考值(Reference Value)中的数值的点将被投影到定义面的后面并进行缩放。
当需要显示一个变量的变化时，如果变化值和变量值相比较小，采用比例系数参数可以用来产生较全面的轮廓。例如，当需要显示温度变化范围为300K 到310K 的温度轮廓时，如果我们采用默认的比例系数(以绝对温度310K 为基数)绘制温度轮廓，那么10K 的变化在图中很难显示出来；为了产生一个较完善的轮廓，可以将参考值(Reference Value)设置为300并设置比例系数(Scaling Factor)为 5 来放大10K 范围在轮廓上的显示大小。这样就能够详细的观察到10K 范围的变化。在随后的轮廓显示中，温度为300K 位处于基准线，而其它数据在显示时，首先将减去300，并将其差值绘制在轮廓上。因而，轮廓上的图像只显示了相对于300K 的温度变化。
2)设置轮廓的投影方向(Projection Dir.)。如果是2D 图形，例如，在求解对象上的压力等值线可以按z 方向进行投影来形成一个烟丝图(carpet plot)，或者对y 方向速度等值线沿y 方向的切片进行投影形成一系列的速度轮廓图。
(3)点击Apply 按钮关闭轮廓选项对话框。
(4)设置等值线和轮廓选项对话框中的其它选项。
(5)点击显示(Display)按钮在激活的图形窗口中来绘制指定的等值线和轮廓。
显示的结果将包含选定变量的指定的等值线和轮廓的指定数目，同时并将其值量级的变化范围在最小和最大区域按照增加的方式进行显示。
三、绘制速度向量图
除了等值线图与轮廓图，另一种经常用到的结果处理图为在或选中的表面上绘制速度向量图。默认情况下，速度向量被绘制在每个单元的中心(或在每个选中表面的
中心)，用长度和箭头的颜色代表其梯度(图4-4)。包括几个向量绘制设置参数，可以用来修改箭头的间隔、尺寸和颜色。注意在绘制速度向量时总是采用单元节点中心值；不能采用节点平均值进行绘制。
生成速度向量图的步骤：
(1)可以通过速度向量对话框来生成速度向量图
菜单：Display –〉Velocity Vectors...
图4-4 速度向量对话框
(2)在Surfaces 列表中，选择希望绘制其速度向量图的表面。如果希望显示的对象为整个求解对象，不要选择列表中的任一项。
(3)设置速度向量对话框中的其它选项。
(4)单击Display 按钮在激活的窗口中绘制速度向量图。
四、显示轨迹
轨迹被用来显示求解对象的质量微粒流。粒子由在Surface 菜单中定义的一个或多个表面中释放出来。现形或楔行面经常被使用(参考线形和楔形面)。
产生轨迹的步骤：
(1)可以通过轨迹线对话框来完成轨迹的生成(如图4-5).
菜单：Display –〉Path Lines...
图4-5 轨迹线对话框
(2)在Release From Surfaces 列表中选择相关平面。
(3)设置Step size 和Steps 的最大数目。Step Size 设置长度间隔用来计算下个各微粒的位置。(注意当一个微粒进入/离开一个表面是其位置通常由计算得到；即便指定了一个很大的Step Size，微粒在每个单元入口/出口的位置仍然被计算并被显示)。Steps 设置了一个微粒能够前进的最大步数。当一个微粒离开求解对象并且其飞行的步数超过该值时将停止。如果希望微粒能够前进的距离超过一个长度大于L的求解对象，一个最简单的定义上述两个参数的方法是是Step Size 和Steps 的乘积应该近似等于L。
(4)设置轨迹线对话框中的其它选项。
(5)击Display 按钮绘制轨迹线，或者单击Pulse 按钮来显示微粒位置的动画。在动画显示中Pulse 按钮将变成Stop 按钮，可以通过单击该按钮来停止动画的运行。
五、显示扫过面(sweep surface)结果
扫过面用来检查计算域的网格，等值线，向量等而无须创建相应的面。
1．生成扫过面步骤
(1) 打开扫过面面板。
菜单：display->surface
图4-6 扫过面面板
(2)指定扫过面的基准轴，用来选择方向(x,y,z)。
(3)点击计算(Compute)更新最大最小值。
(4)在显示方式中(display type)指定显示方式，网格、等值线或者向量。
(5)拖动滑动条，观察数据。
(6)如果希望保存现有面数据，可以点击生成(creat)按钮，生成面。
2．动态扫过面显示
观察动态扫过面的步骤如下：
(1)指定轴。
(2)在动画(animation)选项中，输入要动态显示的起始值(initial value)和结束值(finalvalue)。
(3)指定动画祯数。
(4)点击动态(animate)按钮。
2 调整图形显示方式
生成基本图形后，有许多种方法来调整图形的显示。经常用到的包括如下几种：1．图形的重叠显示，2．输入标题和注释，3．改变图形渲染方式。
一、图形的重叠显示
图形的重叠显示可以用来在一幅图表中显示不同的基本图表，可以把等值线图和矢量图一起显示，这样更容易观察数据的变化。图形的重叠显示步骤非常简单，只要打开重叠显示功能，在场景菜单中选择重叠就可以了。
菜单：display->scene
一旦激活了重叠选项，后面所生成的所有图形都会在图形窗口中重叠显示，要想
生成不重叠的图形必须首先确保没有选中重叠选项。
二、输入标题和注释
Fluent 生成的图形在默认情况下都包含有标题，用来显示计算的主要数据，例如时间，模型等等。如果希望改变标题的内容、大小、颜色等，可以用用文本命令或者显示面板来完成。
1．使用/不使用标题和色彩范围
可以选择不显示标题，只要在显示面板选项中确定标题项不被选择就可以了。
菜单：display->options
注意可以用文本命令进行标题的修改。命令为：
Display->set-〉windows->text 修改文本文字
Display->set->windows->scale->修改大小
2. 修改标题
输入命令display->set->title，就可以输入标题了。注意必须用双引号(“”)把标题包起来，否则会提示无效。
3. 使用/不使用轴线
只要在显示选项面板中不选择该项就可以了。
菜单：display->options
4. 添加注释
有两种添加注释的方法，可以用鼠标注释方法和用注释面板。
(1)用注释面板添加注释
菜单：display->annotate
1.选择字体，大小，颜色。
2.输入文字
3.点击添加。
(2)用鼠标注释功能添加
首先需要在鼠标按钮面板中设定一个按键为注释键。然后用定义的注释键在图形中点击希望注释的位置，会出现一个光标便可以输入注释了。
(3)编辑存在注释
一旦添加注释，便可以用注释面板或者鼠标注释功能修改注释的字体，颜色等。
三、修改图形渲染方式
根据所计算的流场几何形状和图形硬件和软件的不同，可以修改图形渲染方式。
菜单：display->options,打开显示选项面板。
1．可以调整的参数包括：
(1)线宽，默认为1 个像素。
(2)点符号：默认情况下用“+”号代表点，可以在下拉菜单中选择不同的样式。
(3)动态线框：当用鼠标调整显示时，会出现一个动态线框。
(4)双倍缓存：可以极大地减少显示器的不平稳。
(5)外部面显示选择：可以选择不显示外壁面。
(6)移动时隐藏线：推荐在3D 时选择该项。
2．显示设备信息
可以点击显示选项中的信息(info)选项查看显示设备驱动程序和计算机适配器信息。
3 构建场景
当生成了某种视图以后，往往需要调整其参数来增强图形的效果。这些调整可以在视图描述面板中完成
菜单：display->scene
图4-7 视图描述面板
一、选择操作对象
为了使图中的对象进行操作，必须首先选择对象，使其成为当前的工作对象。对象的选择非常简单，只要在名称列表中选择就可以了。可以选择一个或者多个对象同时进行操作。
二、改变对象显示方式
为了增强图形的显示效果，可以改变对象的颜色、可视性以及视图中其他对象的参数来达到目的。例如，如果想显示一个复杂问题的全部网格，可以选择隐藏部分网格而达到突出边界等部分网格的目的。这些功能都可以在显示属性面板中完成(display propertiespanel)。
图4-8 显示属性面板
三、移动场景中的对象
在构建场景时，往往需要把某些对象从初始位置移动以突出显示效果。要完成这种操作也非常简单，只要选择好移动对象，然后在移动面板中输入合适的位移距离，或者旋转等其他参数就可以了。位移面板如图4-9所示。
图4-9 移动面板
4 动画技术
在Fluent 软件中可以生成关键祯动画，通过把静态的图像转化为动态的图像，可以大大加强结果的演示效果。动画的创建需要在动画面板中完成。图4-10。
菜单：display->scene animation
图4-10 动画面板
另外利用求解动画面板(solutions animation panel)还可以创建时间步动画。
一、动画的创建
创建关键祯动画的步骤如下：(最多3000 祯)。
1.输入祯数。
2.选则需要的关键祯。可以包括不同视角的观察。
3.选择关键祯的时间。
4.利用关键祯构成动画。
5.可以回放检查效果，满意后选择保存。
二、动画的保存
动画创建完成后可以进行保存方便以后的查阅和结果的展示，Fluent 支持四种动画格式：动画文件(Fluent 专用)、硬拷贝文件，保存动画的每一祯、MPEG 文件、Video 文件。
1．动画文件
该种文件只可以被Fluent 软件识别和读取数据，特点是文件小，不失真。2．硬拷贝文件
改种文件把动画的每一祯生成一个图像，可以为不同的图像格式(例如jpg,bmp 和tiff 格式)。生成硬拷贝动画文件的步骤如下：
1.在面板中的write/record format 中选择硬拷贝(hard copy).
2.在硬拷贝选项中设定图像参数。
3.在动画面板中点击写(write)开始保存文件。