完整word版FLUENT中的求解器、算法和離散方法.doc

1、FLUENT中的求解器、算法和離散方法作為一個(gè)非科班出身的 CFD 工程師，一開始常常被 CFD 軟件里各種概念搞的暈頭轉(zhuǎn)向。最近終于靜下心來(lái)看了看 CFD 理論的書，理清了一些概念。就此寫一遍博文，順便整理一下所學(xué)內(nèi)容。I 求解器：FLUENT 中求解器的選擇在如下圖所示界面中設(shè)置：FLUENT 中的求解器主要是按照是否聯(lián)立求解各控制方程來(lái)區(qū)分的，詳見下圖：II 算法：算法是求解時(shí)的策略，即按照什么樣的方式和步驟進(jìn)行求解。FLUENT 中算法的選擇在如下圖所示的界面中設(shè)置：這里簡(jiǎn)單介紹一下SIMPLE、SIMPLEC 、PISO 等算法的基本思想和適用范圍。SIMPLE 算法：基本思想如前面

2、講求解器的那張圖中解釋分離式求解器的例子所示的一樣，這里再貼一遍：1.假設(shè)初始?jí)毫?chǎng)分布。2.利用壓力場(chǎng)求解動(dòng)量方程，得到速度場(chǎng)。3.利用速度場(chǎng)求解連續(xù)性方程，使壓力場(chǎng)得到修正。4.根據(jù)需要，求解湍流方程及其他方程5.判斷但前計(jì)算是否收斂。若不收斂，返回第二步。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)， SIMPLE 算法就是分兩步走：第一步預(yù)測(cè)，第二步修正，即預(yù)測(cè)修正 。SIMPLC 算法：是對(duì) SIMPLE 算法的一種改進(jìn)，其計(jì)算步驟與SIMPLE 算法相同，只是壓力修正項(xiàng)中的一些系數(shù)不同，可以加快迭代過(guò)程的收斂。PISO 算法：比 SIMPLE 算法增加了一個(gè)修正步，即分三步：第一步預(yù)測(cè)，第二步修正得到一個(gè)修正的場(chǎng)分布

3、，第三步在第二步基礎(chǔ)上在進(jìn)行一側(cè)修正。即預(yù)測(cè)修正修正。 PISO 算法在求解瞬態(tài)問(wèn)題時(shí)有明顯優(yōu)勢(shì)。對(duì)于穩(wěn)態(tài)問(wèn)題可能SIMPLE 或 SIMPLEC 更合適。如果你實(shí)在不知道該如何選擇，就保持FLUENT 的默認(rèn)選項(xiàng)好了。因?yàn)槟J(rèn)選項(xiàng)可以很好解決70以上的問(wèn)題，而且對(duì)于大部分出了問(wèn)題的計(jì)算來(lái)說(shuō)，也很少是因?yàn)樗惴ㄟx擇不恰當(dāng)所致。III 離散方法：離散方法是指按照什么樣的方式將控制方程在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)離散，即將偏微分格式的控制方程轉(zhuǎn)化為各節(jié)點(diǎn)上的代數(shù)方程組。 FLUENT 中離散方法的選擇在如下圖所示的界面中設(shè)置：簡(jiǎn)單介紹常用的幾種離散方法：一階迎風(fēng)格式 / Fisrst order upwind：一階迎風(fēng)格式考慮了流動(dòng)方向，可以得到物理上看起來(lái)合理的解。但當(dāng)對(duì)流作用占主導(dǎo)而擴(kuò)散作用很小的時(shí)候，一階迎風(fēng)格式夸大了擴(kuò)散的影響，容易偏離真正的場(chǎng)分布。一階格式具有一階精度截差，當(dāng)網(wǎng)格密度不足時(shí)，一階格式的求解精度有限。二階迎風(fēng)格式 / Second order upwind:二階格式在一階基礎(chǔ)上考慮了物理量在節(jié)點(diǎn)間分布曲線的曲率的影響，具有二階精度截差。QUICK格式： QUICK 格式的對(duì)流項(xiàng)具有三階精度截差，而擴(kuò)散項(xiàng)具有二