計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)簡(jiǎn)介.ppt

1、一 、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）簡(jiǎn)介 二 、 FLUENT 概述,計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD）是通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算和圖象顯示，對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。 CFD計(jì)算的基本思想：把原來在空間與時(shí)間坐標(biāo)中連續(xù)的物理量的場(chǎng)（如速度場(chǎng)，溫度場(chǎng)等），用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的值的集合來代替，通過一定的原則建立起這些離散點(diǎn)上變量值之間關(guān)系的代數(shù)方程（稱為離散方程），求解所建立起來的代數(shù)方程以獲得所求變量的近似值。,一 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）簡(jiǎn)介,根據(jù)控制方程離散方式，分為 有限差分法（FDM） 有限元法（FEM） 有

2、限分析法（FAM） 有限體積法或者控制體積法（FVM或CVM）。 有限體積法導(dǎo)出的離散方程可以保證守恒特性，而且離散方程的系數(shù)物理意義明確，是目前計(jì)算流體力學(xué)中應(yīng)用最廣的一種方法。,優(yōu)勢(shì) 1.可得流動(dòng)問題滿足工程需要的數(shù)值解 2.可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種數(shù)值試驗(yàn) 局限性 1.是一種離散近似算法 2.需充分了解所求解問題 3.程序編制、正確使用等要求較高,CFD特點(diǎn),CFD基本計(jì)算過程,2.1 Fluent的工程應(yīng)用背景 Fluent是目前國(guó)際上比較流行的商用CFD軟件包，在美國(guó)的市場(chǎng)占 有率為60%，只要涉及流體，熱傳遞，及化學(xué)反應(yīng)等的工程問題，都可 以用Fluent進(jìn)行解算。它具有豐富的物理模型

3、、先進(jìn)的數(shù)值方法及強(qiáng)大 的前后處理功能，在航天航空、汽車設(shè)計(jì)、石油天然氣、渦輪機(jī)設(shè)計(jì)等 方面都有著廣泛的應(yīng)用。 Fluent能夠解決的工程問題可以歸納為以下幾個(gè)方面： 1.采用三角形、四邊形、四面體、六面體及其混合網(wǎng)格計(jì)算二維和 三維流動(dòng)問題。計(jì)算過程中，網(wǎng)格可以自適應(yīng)。 2.可壓縮與不可壓縮流動(dòng)問題。 3.穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)流動(dòng)問題。 4.無粘流、層流及湍流問題。 5.牛頓流體及非牛頓流體。 6.對(duì)流換熱問題（包括自然對(duì)流和混合對(duì)流）。,二 Fluent 概述,7.導(dǎo)熱與對(duì)流換熱耦合問題。 8.輻射換熱。 9.慣性坐標(biāo)系和非慣性坐標(biāo)系下的流動(dòng)問題模擬。 10.多運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下的流動(dòng)問題。 11.化學(xué)組

4、分混合與反應(yīng)。 12.可以處理熱量、質(zhì)量、動(dòng)量和化學(xué)組分的源項(xiàng)。 13.用Lagrangian軌道模型模擬稀疏相（顆粒、水滴、氣泡等）。 14.多孔介質(zhì)流動(dòng)。 15.一維風(fēng)扇、熱交換器性能計(jì)算。 16.兩相流問題。 17.復(fù)雜表面形狀下的自由面流動(dòng)。,2.2軟件包相關(guān)知識(shí) 2.2.1 Fluent軟件的組成 Fluent軟件設(shè)計(jì)基于CFD軟件群的思想，從用戶需求角度出發(fā)，針 對(duì)各種復(fù)雜流動(dòng)和物理現(xiàn)象，采用不同的離散格式和數(shù)值方法，以期在 特定的領(lǐng)域內(nèi)使設(shè)計(jì)速度、穩(wěn)定性和精度等方面達(dá)到最佳組合，從而可 以高效率地解 決各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜流動(dòng)計(jì)算問題?；谏鲜鏊枷?，F(xiàn)luent 開發(fā)了適用于各個(gè)領(lǐng)域的

5、流動(dòng)模擬軟件，用于模擬流體流動(dòng)，傳熱傳 質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)和其他復(fù)雜的物理現(xiàn)象，各模擬軟件都采用了統(tǒng)一的網(wǎng)格 生成技術(shù)和共同的圖形界面，它們之間的區(qū)別僅在于應(yīng)用的工業(yè)背景不 同，因此大大方便了用戶。 Fluent的軟件包有以下幾個(gè)部分組成。 （1）前處理器，Cambit用于網(wǎng)格的生成，它是具有超強(qiáng)組合建構(gòu)模 型能力的專用CFD前置處理器。Fluent系列產(chǎn)品皆采用Fluent公司自行研 發(fā)的Cambit前處理軟件來建立幾何形狀及生成網(wǎng)格。,另外，TGrid和Fluent（Translators）是獨(dú)立于Fluent的前處理器，其中 TGrid用于從現(xiàn)有的邊界網(wǎng)格生成體網(wǎng)格，F(xiàn)ilters可以轉(zhuǎn)換由其

6、他軟件生 成的網(wǎng)格從而用于Fluent計(jì)算。與Filters接口的程序包括ANSYS、 I-DEAS、NASTRAN 、 PATRAN等。 （2）求解器： 它是流體計(jì)算的核心，根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域的不同，求解 器主要分以下幾種類型。 Fluent4.5：基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的通用CFD求解器。 Fluent6.2.16：基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的通用CFD求解器。 Fidap：基于有限元方法，并且主要用于流固耦合的通用CFD求 解器。 Polyflow：針對(duì)粘彈性流動(dòng)的專用CFD求解器。 Mixsim：針對(duì)攪拌混合問題的專用CFD軟件。 Icepak: 專用的熱控分析CFD軟件。 （3）后處理器：Fluent求解器

7、本身就附帶有比較強(qiáng)大的后處理功 能。另外，Tecplot也是一款比較專業(yè)的后處理器，可以把一些數(shù)據(jù)可視 化，這對(duì)于數(shù)據(jù)處理要求比較高的用戶來說是一個(gè)理想的選擇。,在以上介紹的Fluent軟件包中，求解器Fluent6.2.16是應(yīng)用范圍最廣的， 所以在以后的章節(jié)中我們會(huì)對(duì)它進(jìn)行詳細(xì)的介紹。這個(gè)求解器既可使用 結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，也可使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。對(duì)于二維問題，可以使用四邊形 網(wǎng)格和三角形網(wǎng)格；對(duì)于三維問題，可以使用六面體、四面體、金字塔 形以及契形單元，具體的網(wǎng)格見圖3-1。Fluent6.2.16可以接受單塊和多 塊網(wǎng)格，以及二維混合網(wǎng)格和三維混合網(wǎng)格。,圖3-1 Fluent使用的網(wǎng)格的形狀,

8、1.2.2 各軟件之間的協(xié)同關(guān)系 如圖3-2所示，最基本的流體數(shù)值模擬可以通過以上軟件的合作而完成：UG/AutoCAD屬于CAD，用來生成數(shù)值模擬所在區(qū)域的幾何形狀；Tgrid和Gambit 是把計(jì)算區(qū)域離散化，或網(wǎng)格的生成，其中Tgrid可以從已有邊界網(wǎng)格中生成體網(wǎng)格，而Gambit自身就可以生成幾何圖形和劃分網(wǎng)格的；Fluent求解器是對(duì)離散化且定義了邊界條件的區(qū)域進(jìn)行數(shù)值模擬；Tecplot可以把從Fluent求解器導(dǎo)出的特定格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，形象地描述各種量在計(jì)算區(qū)域內(nèi)的分布。,圖3-2 各軟件之間的關(guān)系圖,2.3.1 Fluent軟件包的安裝 Fluent的安裝順序如下： (1

9、) 安裝Exceed。推薦安裝Exceed6.2版本。 (2) 安裝Gambit。單擊Gambit的安裝，按照提示就可以完成安裝，推 薦安裝Gambit2.2.30。 (3) 安裝Fluent。單擊Fluent安裝文件，按照提示就可以完成安裝, 推 薦安裝Fluent6.2.016。 一般來說，F(xiàn)luent和Gambit的安裝推薦使用默認(rèn)安裝設(shè)置。當(dāng)按照以 上的安裝步驟安裝完畢以后，還要對(duì)Fluent和Gambit的環(huán)境變量進(jìn)行設(shè)置 。,2.3 Fluent軟件包的安裝及其運(yùn)行,“開始”“程序”Fluent Inc ProductsFluent 6.2.16Set environment， 單

10、擊Set environment，就會(huì)進(jìn)入如圖3-3所示的對(duì)話框。單擊“是”按鈕就設(shè) 置好了Fluent的環(huán)境變量。,圖3-3 系統(tǒng)提示設(shè)置Fluent的環(huán)境變量,選擇“開始”“程序”Fluent Inc ProductsGambit2.2.30Set environment，單擊Set environment，進(jìn)入如圖3-4所示的對(duì)話框。單擊 “是”按鈕就設(shè)置好了Gambit的環(huán)境變量。另外，注意以上兩種環(huán)境變 量設(shè)置好后需要重啟系統(tǒng)，否則仍會(huì)提示找不到環(huán)境變量。,圖3-4 系統(tǒng)提示設(shè)置Gambit的環(huán)境變量,1.3.2 Fluent軟件包的運(yùn)行 Fluent的運(yùn)行：按照路徑“開始”“程序”

11、Fluent Inc Products Fluent 6.2.16，或者利用桌面的快捷方式。 Gambit的運(yùn)行：先運(yùn)行命令提示符，輸入gambit，回車就可以啟動(dòng) Gambit，如圖3-5所示。,圖3-5 Gambit的運(yùn)行,2.4 Fluent的簡(jiǎn)單實(shí)例 2.4.1 實(shí)例簡(jiǎn)介 下面介紹模擬如圖3-6所示管道內(nèi)速度場(chǎng)的操作過程。其中，管道的 寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的高度，所以側(cè)壁對(duì)整個(gè)速度場(chǎng)的影響比較小，可以對(duì)速 度場(chǎng)的模擬進(jìn)行簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化以后的數(shù)值模擬區(qū)域如圖3-7所示，這僅僅是 原來管道在z=0處的XY截面，它可以看作為槽道，其長(zhǎng)度L50mm，高度 H=1mm。注意長(zhǎng)寬比L/H10，這是槽道內(nèi)流體

12、充分流動(dòng)的必要條件，設(shè)槽 道入口處水流速度為0.1m/s。圖中的黑色圓點(diǎn)標(biāo)志幾何區(qū)域的控制點(diǎn)，利 用這些控制點(diǎn)就可以確定計(jì)算區(qū)域的幾何形狀，O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。,圖3-6 矩形截面管道示意圖,圖3-7 流體計(jì)算區(qū)域示意圖,2.4.2 實(shí)例分析 當(dāng)利用Fluent解決某一工程問題時(shí)，要詳細(xì)考慮以下幾個(gè)問題： (1) 確定計(jì)算目標(biāo)； (2) 選擇計(jì)算模型； (3) 確定物理模型； (4) 確定解的程序。 2.4.3 實(shí)例操作步驟 1. 利用Gambit建立計(jì)算區(qū)域和指定邊界條件類型 步驟1：文件的創(chuàng)建及其求解器的選擇 (1) 啟動(dòng)Gambit軟件 Gambit設(shè)置好環(huán)境變量以后，可以選擇“開始”“運(yùn)行

13、”打開如 圖3-8所示的對(duì)話框，單擊“確定”按鈕。接著又會(huì)彈出如圖3-9所示的 對(duì)話框，單擊Run按鈕可以啟動(dòng)Gambit軟件，它的窗口布局如圖3-10所 示。,圖3-8 啟動(dòng)Gambit,圖3-9 Gambit Statup對(duì)話框,圖3-10 Gambit窗口的布局,(2)建立新文件 選擇FileNew打開如圖3-11所示的文件創(chuàng)建對(duì)話框。在ID文本框輸 入channel作為Gambit要?jiǎng)?chuàng)建的文件名。Title是對(duì)這個(gè)文件的描述，可以 隨意填寫。,如圖3-11 建立新文件,需要注意的是，要選中Save current session復(fù)選框（呈現(xiàn)紅色）才可 以創(chuàng)建新文件。然后單擊Accept

14、按鈕，出現(xiàn)如圖3-12所示的關(guān)于確認(rèn)保 存文件對(duì)話框。,單擊Yes按鈕，創(chuàng)建一個(gè)名為channel的新文件。,圖3-12 確認(rèn)保存文件對(duì)話框,(3)選擇求解器 創(chuàng)建玩新文件后，需要選擇對(duì)應(yīng)的求解器。求解器選擇可以通過單 擊主菜單中的Solver進(jìn)行。從圖3-13所示的子菜單可以看出，系統(tǒng)有很 多種求解器類型。本例的槽道速度場(chǎng)是利用Fluent求解器進(jìn)行求解的，所 以在子菜單中選擇FLUENT 5/6。 步驟2：創(chuàng)建控制點(diǎn) 選擇Operation Gemetry Vertex 打開如圖3-14的對(duì)話框。,圖3-13 求解器類型,圖3-14 點(diǎn)創(chuàng)建對(duì)話框,在Global選項(xiàng)區(qū)域內(nèi)的 x、y 和 z

15、 坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的三個(gè)文本框中，依次輸 入其中一個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)（各個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)可以參考圖3-7得到）， 然后單擊Apply按鈕，就可以在Gambit圖形窗口中出現(xiàn)這個(gè)控制點(diǎn)。若是 在創(chuàng)建某一點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)沒有顯示出來，可以單擊Gambit右下角的 按 鈕來解決這個(gè)問題。重復(fù)上述點(diǎn)的創(chuàng)建操作，就可以在圖形窗口中繪制 出所有的控制點(diǎn)，如圖3-15所示?？梢园醋∈髽?biāo)右鍵并且上下拖動(dòng)來縮 放圖形。,圖3-15 槽道控制點(diǎn)示意圖,步驟3：創(chuàng)建邊 為了了解每個(gè)控制點(diǎn)的名稱，單擊窗口右下角即圖3-16中的 按 鈕，從而可以得到如圖3-17所示的對(duì)話框。,圖3-16 Gambit Control,圖3-17 Spec

16、ify Display Attributes對(duì)話框,單擊Label選項(xiàng)前面的按鈕，Label被選中，并且Label后面的On也要 選中，然后單擊Apply按鈕，就可以看到前面繪制的各個(gè)控制點(diǎn)名稱（如 圖3-18所示）。若想消除名稱的顯示，只要選中Label后面的Off，然后 單擊Apply按鈕即可。,圖3-18 各個(gè)控制點(diǎn)的名稱的顯示,選擇Operation Geometry Edge 打開Greate Straight Edge 對(duì)話框（如圖3-19所示）。 單擊Vertices文本框后面的箭頭，可以出現(xiàn)如圖3-20所示的對(duì)話框。,圖3-19 Greate Straight Edge對(duì)話框,

17、圖3-20 Vertex List對(duì)話框,在Available列表中選擇vertex.2和vertex.3，然后單擊向右的箭頭 ，就會(huì)出現(xiàn)如圖3-21所示的情形。 單擊圖3-21中的Close按鈕，然后單擊圖3-19中的Apply按鈕確認(rèn)對(duì) 點(diǎn)的選擇，可以看到vertex.2和vertex.3連成直線。對(duì)其他的控制點(diǎn)重復(fù) 這樣的操作，就可以得到如圖3-22所示的四條直線圍成的矩形區(qū)域。,圖3-21 選中點(diǎn)后的情形,步驟4：創(chuàng)建面 按照前面提到的顯示幾何單元名稱的方法，可以顯示圖形窗口中所有邊和點(diǎn)的名稱，如圖3-23所示。,圖3-22 四個(gè)控制點(diǎn)連成的矩形區(qū)域,圖3-23 各幾何單元名稱的顯示,

18、選擇Operation Geometry Face 打開Create Face From Wireframe對(duì)話框（如圖3-24），它的功能是通過邊來創(chuàng)建面。 在創(chuàng)建面時(shí)，首先選擇創(chuàng)建面的對(duì)話框中Edges后面的文本框，等它 的背景色變?yōu)辄S色時(shí)，就可創(chuàng)建面了。操作時(shí)先選中組成矩形面的四條 邊edge.1、edge.2、edge.3和edge.4（參看圖3-23），然后單擊Apply按鈕, 就可以看到選中的四條邊變成了藍(lán)色，這就說明創(chuàng)建了一個(gè)面。,圖3-24 Create Face From Wireframe對(duì)話框,利用Gambit軟件右下角Global Control中的按鈕 ，就可以看出上

19、 面選擇的四條邊所組成的區(qū)域是一個(gè)如圖3-25所示的矩形面。,圖3-25 矩形面示意圖,步驟5：網(wǎng)格劃分 (1)邊的網(wǎng)格劃分 當(dāng)Fluent確定了要進(jìn)行計(jì)算的幾何區(qū)域以后，接下來的工作是把這個(gè)幾何區(qū)域離散化，即進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。,選擇Operation Mesh Edge ，打開Mesh Edges對(duì)話框 （如圖3-26所示）。利用這個(gè)對(duì)話框可以對(duì)邊進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在Edges后 面的黃色文本框中選中要操作的邊，然后設(shè)置Spacing的數(shù)值，必須注意 數(shù)值對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目是Interval count。如果默認(rèn)的不是這個(gè)項(xiàng)目，則可用鼠標(biāo) 右鍵單擊默認(rèn)的項(xiàng)目，在出現(xiàn)的多個(gè)項(xiàng)目中，選擇所需要的項(xiàng)目即可。,圖

20、3-26 Mesh Edges對(duì)話框,在圖3-26所示對(duì)話框中，利用shift+鼠標(biāo)左鍵在Edges文本框中選中 edge.1和edge.3，然后在Spacing文本框中輸入150，注意這一數(shù)字對(duì)應(yīng)的 項(xiàng)目是Interval count。單擊Apply按鈕確認(rèn)設(shè)置，就會(huì)看到如圖3-27所示 的上下兩條邊的網(wǎng)格劃分情況。 利用同樣的方法可以對(duì)矩形面的其他邊進(jìn)行網(wǎng)格的劃分，設(shè)定edge.2 和edge.4的Spacing對(duì)應(yīng)數(shù)值50，注意數(shù)字對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目是Interval count，從 而可以看到如圖3-28所示的可變的網(wǎng)格劃分情況。,圖3-27 部分網(wǎng)格的劃分,圖3-28 各邊的網(wǎng)格劃分情況,(

21、2) 面的網(wǎng)格劃分 對(duì)邊進(jìn)行了網(wǎng)格劃分以后，就可以對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格的劃分了。 選擇Operation Mesh Face 打開Mesh Faces對(duì)話框（如圖3- 29所示），對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在Faces后面的黃色框中選中要操作的 面，然后設(shè)定Spacing下面的數(shù)值為1.0，必須注意數(shù)字對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目是 Interval size。如果默認(rèn)的不是這個(gè)項(xiàng)目，同樣可以用鼠標(biāo)的右鍵單擊默 認(rèn)的項(xiàng)目，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)項(xiàng)目，選擇所需項(xiàng)目即可。進(jìn)行了上面的設(shè) 置以后，單擊Apply按鈕可以看到如圖3-30所示的面的網(wǎng)格劃分。,圖3-29 Mesh Faces對(duì)話框,圖3-30 面的網(wǎng)格劃分情況,步驟6：邊界條件

22、類型的指定 選擇Operation Zones 打開Specify Boundary Types對(duì)話框 (如圖3-31所示) ，指定邊界條件類型。,圖3-31 Specify Boundary Types對(duì)話框,邊界條件類型的操作步驟如下： (1) 邊界條件的指定 邊界條件類型設(shè)置Action選項(xiàng)是指對(duì)邊界條件進(jìn)行何種操作。當(dāng) Action下面的Add被選中時(shí)，就可以對(duì)某一幾何體添加邊界條件。同樣， 選中Modify就是對(duì)設(shè)定好的邊界條件進(jìn)行更改；選中Delete就是刪除某個(gè) 已設(shè)定的邊界條件；Delete all就是刪除全部已設(shè)定的邊界條件。 (2) 給出邊界的名稱 Name選項(xiàng)是給指定邊取

23、名，如輸入inlet。一般地，為了辨認(rèn)，名字 最好具有一定的含義。 (3) 指定邊界條件的類型 Fluent 5/6對(duì)應(yīng)的邊界條件的所有類型如圖3-32所示。 在Type類型中選中VELOCITY_INLET。選擇的方法是：用鼠標(biāo)右鍵 單擊該邊界類型，選擇需要的類型即可。,圖3-32 邊界條件的類型,（4）選擇邊界對(duì)應(yīng)的幾何單元 在圖3-31中的Entity黃框內(nèi)用左鍵單擊，就可以選擇VELOCITY _INLET邊界條件對(duì)應(yīng)邊edge.2。單擊Apply按鈕即可在圖3-31中Name下 面添加inlet，其邊界條件類型為VELOCITY_INLET。重復(fù)上面的步驟就 可以對(duì)每條邊定義邊界，當(dāng)

24、邊界條件類型為Wall時(shí)，可不對(duì)它指定，因 為Gambit默認(rèn)的邊界條件類型就是WALL類型。若圖3-31中的Show labels項(xiàng)被選中，就可以看到圖3-33所示的邊界條件的定義。注意圖中的 網(wǎng)格顯示已經(jīng)被關(guān)閉，關(guān)閉是通過選中Mesh選項(xiàng)后面的Off來實(shí)現(xiàn)的。,圖3-33 邊界類型的顯示,步驟7：mesh文件的輸出 選擇FileExportMesh就可以打開輸出文件的對(duì)話框（如圖3-34所 示）。,圖3-34 輸出文件的對(duì)話框,必須指出的是，選中Export2-D(X-Y) Mesh選項(xiàng)才能輸出.msh文件。,2. 利用Fluent求解器求解 利用Gambit軟件繪制出計(jì)算區(qū)域、劃分網(wǎng)絡(luò)、

25、指定邊界類型和輸出 Mesh文件后，可以用Fluent導(dǎo)入Mesh文件，并且進(jìn)行求解。 步驟1：Fluent求解器的選擇 本例所計(jì)算的槽道速度場(chǎng)是二維問題，且它對(duì)求解的精度要求不 高，所以選擇二維的單精度求解器（如圖3-35所示）。單擊Run按鈕即 可啟動(dòng)Fluent求解器。 步驟2：文件導(dǎo)入和網(wǎng)格操作 Fluent求解器啟動(dòng)以后，首先要對(duì)讀入的網(wǎng)格進(jìn)行相關(guān)的操作。 （1）讀入網(wǎng)格文件 FileReadCase,打開如圖3-36所示文件導(dǎo)入對(duì)話框。注意Gambit導(dǎo)出的文件默認(rèn)的 路徑為C:Documents and SettingsXXX，其中XXX為用戶名。在這一路徑 下找到channel

26、.msh，單擊OK按鈕，Mesh文件就可以導(dǎo)入Fluent中。,圖3-35 Fluent求解器的選擇,圖3-36 導(dǎo)入Mesh文件,（2）檢查網(wǎng)格文件 GridCheck 網(wǎng)格文件讀入后要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行檢查。Fluent求解器檢查網(wǎng)絡(luò)的部分信息如下所示：,（3）設(shè)置計(jì)算區(qū)域尺寸 GridScale 打開如圖3-37所示的對(duì)話框，對(duì)計(jì)算區(qū)域的尺寸進(jìn)行設(shè)置。從前一 步的網(wǎng)絡(luò)檢查可以知道，Gambit導(dǎo)出的計(jì)算區(qū)域默認(rèn)Domain Extents不符 合要求，因?yàn)镕luent默認(rèn)的長(zhǎng)度單位為m，但是在Gambit中作圖時(shí)，采用 的單位為mm，所以要通過Scale Grid對(duì)話框縮放計(jì)算區(qū)域。通過在Sca

27、le Factors下面的X和Y對(duì)應(yīng)的文本框里輸入相應(yīng)的比例因子，然后單擊Scale 按鈕就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)Gambit導(dǎo)出模型的縮放，從而得到與圖3-7所示區(qū)域相 同尺寸的計(jì)算區(qū)域。,圖3-37 Scale Grid對(duì)話框,（4）顯示網(wǎng)格 DisplayGrid 當(dāng)計(jì)算區(qū)域尺寸調(diào)整以后，接下來可以在Fluent中顯示網(wǎng)絡(luò)，從而查 看一下它的形狀。至于要顯示網(wǎng)格文件的哪一部分，可以通過如圖3-38 所示的對(duì)話框來控制。,圖3-38 Grid Display對(duì)話框,網(wǎng)格文件的各個(gè)組成部分的顯示情況，可以通過Surface 下面列表框 中某個(gè)部分是否選中來控制。假如Surface 下面各部分都被選中，單

28、擊 Display按鈕就會(huì)看到如圖3-39所示的網(wǎng)格形狀（這僅僅是部分網(wǎng)格）。,圖3-39 Fluent中的網(wǎng)格顯示,步驟3：選擇計(jì)算模型 （1）求解器的定義 DefineModelsSolver 打開如圖3-40所示的對(duì)話框。對(duì)于本例。默認(rèn)的設(shè)置就能滿足要 求，因此單擊OK按鈕即可。 （2）其他計(jì)算模型的選定 本例比較簡(jiǎn)單，沒有必要附加其他的計(jì)算模型。 （3）操作環(huán)境的設(shè)置 DefineOperating Conditions 打開如圖3-41所示的對(duì)話框。其中Operating Pressure(pascal)為周 圍環(huán)境的壓強(qiáng)，也就是工作環(huán)境的壓強(qiáng)；,圖3-40 求解器Solve的設(shè)置,

29、Gravity下面的選項(xiàng)若是被選擇，就會(huì)展開如圖3-42所示的對(duì)話框，它說 明求解速度場(chǎng)時(shí)要考慮重力的影響，關(guān)于它的具體操作在以后的實(shí)例中 會(huì)詳細(xì)介紹。對(duì)于本例，默認(rèn)的操作環(huán)境就可以滿足要求，所以單擊圖 3-41中的OK按鈕即可。 圖3-41操作環(huán)境設(shè)置對(duì)話框,圖4-42擴(kuò)展后的環(huán)境設(shè)置對(duì)話框,步驟4：定義流體的物理性質(zhì) DefineMaterials 在對(duì)計(jì)算模型及其操作環(huán)境進(jìn)行了定義以后，就需要定義流體的物 理性質(zhì)。由于前面提到的槽道中的流體為水，所以現(xiàn)在就要通過圖3-43 所示的對(duì)話框獲得關(guān)于水的一些物理參數(shù)。 一般來說，F(xiàn)luent求解器默認(rèn)計(jì)算區(qū)域中的物質(zhì)為Gas，也就是 氣。關(guān)于水

30、的一些物理參數(shù)可以從Fluent自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)Fluent Database 中調(diào)出。單擊3-43中的Fluent Database按鈕，就會(huì)彈出3-44所示的對(duì)話 框，在Fluent Fluid Materials列表中選中water-liquid，單擊Copy按鈕就 可以把關(guān)于水的一些物理參數(shù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出，然后單擊圖3-44中的 Close按鈕即可。,3-43 物質(zhì)的物理性質(zhì)設(shè)置對(duì)話框,3-44 Fluent自帶的物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù),步驟5：設(shè)置邊界條件 DefineBoundary Conditions 設(shè)定好物質(zhì)的物理性質(zhì)后，通過如圖3-45所示對(duì)話框?qū)τ?jì)算區(qū)域的邊界條件具體化。 （1）設(shè)置

31、fluid流體區(qū)域的邊界條件 在如圖3-45所示的Zone列表框中選fluid，即流體所在區(qū)域（，然后單擊Set按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出如圖3-46所示的對(duì)話框。其中Material Name文本框?qū)?yīng)的是fluid區(qū)域中的物質(zhì)，從Fluid數(shù)據(jù)庫(kù)中復(fù)制出來的物質(zhì)的名稱都會(huì)在這里顯示出來。單擊OK按鈕就把區(qū)域中的流體定義為水了。 （2）設(shè)置inlet的邊界條件 在Zone列表中選擇inlet，即槽道的入口對(duì)應(yīng)的邊，對(duì)應(yīng)的邊界條件類型為VELOCITY-INLET，然后單擊Set按鈕，得到入口邊界條件設(shè)置的對(duì)話框，Velocity Magnitude對(duì)應(yīng)的是入口的水流速度。入口邊界條件的具體設(shè)置如圖3-

32、47所示，單擊OK按鈕確認(rèn)上述設(shè)置。 （3）設(shè)置outlet的邊界條件 Outlet對(duì)應(yīng)邊界條件的設(shè)置保持默認(rèn)即可 （4）設(shè)置wall的邊界條件 本例中wall邊界條件的設(shè)置保持默認(rèn)。,3-45 Boundary對(duì)話框,3-46 fluid區(qū)域設(shè)置的對(duì)話框,3-47 velocity inlet 邊界條件對(duì)話框,步驟6：求解方法的設(shè)置及其控制 下面介紹設(shè)定連續(xù)方程和動(dòng)量方程具體求解方式的過程。 （1）求解參數(shù)的設(shè)置 SolveControlsSolution 打開如圖3-48所示的對(duì)話框，設(shè)置Pressure-Velocity Coupling對(duì)應(yīng)的求解方式為SIMPLEC：Discretization對(duì)應(yīng)得Pressure差分方式為Second Order：Momentum對(duì)應(yīng)的差分方式為Second Order Upwind，此設(shè)置的目的是提高計(jì)算的精度。最后單擊OK按鈕。,圖3-48 Solution Controls對(duì)話框,（2） 初始化 SolveInitializeInitialize 打開