FLOTRANCFD分析设置优化方法

单击“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up”下的相关命令，显示FLOTRAN分析设置，如图10-2所示。FLOTRAN分析设置是FLOTRAN分析的重要组成部分，了解每种命令的功能和操作会为以后实例分析打好基础。下面仅介绍常用设置命令。

1.求解控制命令——Solution Options

选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Solution Options”命令，弹出“FLOTRAN Solution Options”对话框，如图10-3所示。下面仅介绍常用选项。

Steady state or transient？：求解稳态或非稳态选项，默认为稳态。

Solve flow equations？：是否求解流动方程选项，默认为Yes，即求解流动方程。

Adiabatic or thermal？：是否求解温度方程选项，默认为绝热（不求解温度方程）。

Laminar or turbulent？：层流或湍流选项，默认为层流。

Incompress or compress？：不可压缩或可压缩选项，默认为不可以压缩流。

Axisymmetric with swirl？：求解轴对称旋流选项，默认为No，不求解。

Multiple species transport：求解多组分输送选项，默认为No，不求解。

图10-2 FLOTRAN分析设置命令

图10-3 “FLOTRAN Solution Options”对话框

2.执行及输出控制命令（稳态控制参数设置）——Execution Ctrl

选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Execution Ctrl”命令，弹出“Steady State Control Settings”对话框，用于设置稳态流迭代及输出控制，如图10-4所示。

图10-4 “Steady State Control Settings”对话框

“Steady State Control Settings”对话框主要选项含义如下。

Global iterations：总体迭代次数，默认为10次。

.rfl file overwrite freq：结果文件覆盖频率（每隔该值迭代），默认为0。

.rfl file append freq：结果文件附加频率（每隔该值迭代），默认为0。

TERM Termination Criteria：用于设置速度、压力和温度的收敛准则，其中“Pressure”为压力收敛准则，默认为10−⁸；“Temperature”为温度收敛准则，默认为10−⁸。

3.执行及输出控制命令（瞬态控制参数设置）——Execution Ctrl

瞬态分析时，选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Execution Ctrl”命令，弹出“Time Step Controls”对话框，如图10-5所示。

图10-5 “Time Step Controls”对话框

“Time Step Controls”对话框中，“Select time step control”项用于指定程序定义时间步长（Advection）还是自定义时间步长（User defined），“Base output control on”项用于定义是基于瞬态分析的时间步长（Time Steps），还是时间值（Time Values），或是二者兼顾（Both），以求解及对输出进行控制。

单击“Time Step Controls”对话框中的“OK”按钮，弹出“Transient Controls”对话框，如图10-6所示。

图10-6 “Transient Controls”对话框

a）程序定义时间步长的瞬态控制参数设置 b）用户自定义时间步长的瞬态控制参数设置

“Transient Controls”对话框相关选项含义如下。

STEP User-defined time step：可输入−1、−2、−3或−4四值之一，其中−1表示时间步长会小到在单一的任何一个时间步长内，流场中任意一点的运动距离都不会大于一个单元的长度；−2表示只用于可压缩流分析，它使时间步长会小到在单一的任何一个时间步长内，流场中压力信号的传输距离都不会大于一个单元长度；−3表示只用于可压缩流分析，它使时间步长取上面−1和−2项中的最小值；−4表示只用于纯传热分析（不计算流场方程），它使时间步长会小到在单一的任何一个时间步长内，任何一个“热点”的传导或对流距离都不会大于一个单元长度。

ISTEP Initial time step value：指定初始时间步长，仅在时间步长由程序定义时有效，默认为0。

NUMB Number of time steps：指定时间步长的数目，默认为10。

GLOB Global iter per time step：指定每一时间步的总体迭代数，默认为20。

VX Velocity component、VY Velocity component、VZ Velocity component：指定速度收敛准则，默认为0.01。

PRES Pressure：指定压力收敛准则，默认为10−6。(www.xing528.com)

TEMP Temperature：指定温度收敛准则，默认为10−6。

4.流体特性控制——Fluid Properties

选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Fluid Properties”命令，弹出“Fluid Properties”对话框，如图10-7所示。

提示：每个流动分析都需要流体性质中的密度和黏度，热分析还需要流体的热导率及比热容，此外，流体容积分析（VOF）还需要流体性质中的表面张力系数和壁面静力接触角。

“Fluid Properties”对话框中主要选项含义如下。

Density：用于指定流体类型，默认为常值。可选择Gas（气体性质）、Liquid（流体性质）、Table（由材料性质表输入）、POWL（非牛顿流的Power Law黏度类型）、Carr（非牛顿流的Carreau黏度类型）、Bing（非牛顿流的Bingham黏度类型）、User（用户自定义黏度类型）、Air（国际单位制空气性质）等。

Viscosity：指定流体黏度类型，默认为常值。

Conductivity：指定流体热导率类型，默认为常值。

Specific heat：用于指定流体比热容类型，默认为常值。

在“Fluid Properties”对话框中设置好参数类型后，单击“OK”按钮，弹出“CFD Flow Properties”对话框，可在各参数后的“Constant value”文本框中输入对应参数值，如图10-8所示。下面以Air性质为例来说明各参数数值单位，见表10-1。

图10-7 “Fluid Properties”对话框

图10-8 “CFD Flow Properties”对话框

表10-1 Air性质类型的单位

5.流动环境设置——Flow Environment

（1）参考条件—— Reference Conditions选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Flow Environment＞Ref Conditions”命令，弹出“Reference Conditions”对话框，可设置参考条件，如图10-9所示。

图10-9 “Reference Conditions”对话框

（2）旋转坐标系统—— Rotating Coords选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Flow Environment＞Rotating Coords”命令，弹出“Rotating Coordinates”对话框，可设置旋转坐标系统，如图10-10所示。

图10-10 “Rotating Coordinates”对话框

“Rotating Coordinates”对话框相关选项含义如下。

Rotational speed-X：关于总体坐标系X轴的旋转速度。

Rotational speed-Y：关于总体坐标系Y轴的旋转速度。

Rotational speed-Z：关于总体坐标系Z轴的旋转速度。

Offset axis of rot X=0：加速度坐标系原点在总体笛卡儿坐标系中的X坐标值。

Offset axis of rot Y=0：加速度坐标系原点在总体笛卡儿坐标系中的Y坐标值。

Offset axis of rot Z=0：加速度坐标系原点在总体笛卡儿坐标系中的Z坐标值。

（3）重力加速度——Gravity选择“Main Menu＞Solution＞FLOTRAN Set Up＞Flow Environment＞Gravity”命令，弹出“Gravity Specification”对话框，可设置重力加速度，如图10-11所示。

“Gravity Specification”对话框相关选项含义如下。

图10-11 “Gravity Specification”对话框

Accel in X direction：沿加速度坐标系X轴方向上的加速度值。

Accel in Y direction：沿加速度坐标系Y轴方向上的加速度值。

Accel in Z direction：沿加速度坐标系Z轴方向上的加速度值。