当使用FLUENT解决某一问题时,首先要考虑如下几点问题:
(1)定义模型目标 从CFD模型中需要得到什么样的结果?从模型中需要得到什么样的精度?选择计算模型时如何隔绝所需要模拟的物理系统,计算区域的起点和终点是什么?在模型的边界处使用什么样的边界条件?二维问题还是三维问题?什么样的网格拓扑结构适合解决问题?
(2)物理模型的选取 无粘、层流还是湍流?定常还是非定常?可压流还是不可压流?是否需要应用其他的物理模型?
(3)确定解的程序 问题可否简化?是否使用默认的解的格式与参数值?采用哪种解格式可以加速收敛?使用多重网格计算机的内存是否够用?得到收敛解需要多少时间?
(4)具体解决问题的步骤
第一步,需要几何结构的模型及网格生成。可以使用GAMBIT或者一个分离的CAD系统产生几何结构模型及网格,也可以用TGrid从已有的面网格中产生体网格,或者从相关的CAD软件包中生成体网格,然后读入到TGrid或者FLUENT。
第二步,启动FLUENT解算器。下面的表2-1告诉了我们哪一步需要什么软件。
表2-1 FLUENT菜单概述
利用FLUENT软件进行求解的具体步骤如下:
1)确定几何形状,生成计算网络(用GAMBIT,也可以读入其他制定程序生成的网格)。
2)输入并检查网络。(www.xing528.com)
3)选择求解器(2D或3D等)。
4)选择求解的方程:层流或湍流(或者无粘流)、化学组分或化学反应、传热模型等。确定其他需要的模型,如风扇、热交换器、多空介质等模型。
5)确定流体的物性参数。
6)确定边界类型及其边界条件。
7)条件计算控制参数。
8)流场初始化。
9)求解计算。
10)保存结果,进行后处理等。
(5)FLUENT的求解器 包括FLUENT 2d(二维单精度求解器)、FLUENT 3d(三维单精度求解器)、FLUENT 2ddp(二维双精度求解器)、FLUENT 3ddp(三维双精度求解器)。
(6)FLUENT求解方法的选择 包括非耦合求解方法和耦合求解方法。非耦合求解方法主要用于不可压缩流动或者低马赫数压缩性流体的流动。耦合求解方法则用于高速可压流动。
FLUENT默认设置为非耦合求解,但对于高速可压流动,或者需要考虑体积力(浮力或者离心力)的流动,求解问题时网格要比较密,建议采用耦合隐式求解方法求解能量和动量方程,可较快地得到收敛解,缺点是需要的内存比较大(是非耦合求解迭代的1.5~2.0倍)。如果必须耦合求解,但内存不够时,则可以考虑使用耦合显式解法器求解。该解法器也耦合了动量、能量和组分方程,内存比隐式求解方法的小,但其缺点是收敛时间比较长。
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