1、FLUENT 教程 赵玉新 I、目录 第一章、开始 第二章、操作界面 第三章、文件的读写 第四章、单位系统 第五章、读入和操作网格 第六章、边界条件 第七章、物理特性 第八章、基本物理模型 第九章、湍流模型 第十章、辐射模型 第十一章、化学输运与反应流 第十二章、污染形成模型 第十三章、相变模拟 第十四章、多相流模型 第十五章、动坐标系下的流动 第十六章、解算器的使用 第十七章、网格适应 第十八章、数据显示与报告界面的产生 第十九章、图形与可视化 第二十章、 Alphanumeric Reporting 第二十一章、流场函数定义 第二十二章、并行处理 第二十三章、自定义函数 第二十四章、参考向
2、导 第二十五章、索引（ Bibliography） 第二十六章、命令索引 II、如何使用该教程 概述 本教程主要介绍了 FLUENT 的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及 FLUENT 所使用的流场函数与变量的定义。 下面是各章的简略概括 第一部分： z 开始使用：本章描述了 FLUENT 的计算能力以及它与其它程序的接口。
3、介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中，我们给出了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。 z 使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。 （请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助） z 读写文件：本章描述了 FLUENT 可以读写的文件以及硬拷贝文件。 z 单位系统：本章描述了如何使用 FLUENT 所提供的标准与自定义单位系统。 z 读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（ scale） 、分区（ partition）等方法对网格
4、的修改。本章还描述了非一致（ nonconformal）网格的使用 . z 边界条件：本章描述了 FLUENT 所提供的各种类型边界条件，如何使用它们，如何定义它们 and how to define boundary profiles and volumetric sources. z 物理特性：本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。 FLUENT 采用这些信息来处理你的输入信息。 第二部分： z 基本物理模型：本章描述了 FLUENT 计算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、 swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流） 。以及在使用这些模型时你需
5、要输入的数据，本章也包含了自定义标量的信息。 z 湍流模型：本章描述了 FLUENT 的湍流模型以及使用条件。 z 辐射模型：本章描述了 FLUENT 的热辐射模型以及使用条件。 z 化学组分输运和反应流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。本章详细的叙述了 prePDF 的使用方法。 z 污染形成模型：本章描述了 NOx 和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。 第三部分： z 相变模拟：本章描述了 FLUENT 的相变模型及其使用方法。 z 离散相变模型：本章描述了 FLUENT 的离散相变模型及其使用方法。 z 多相流模型：本章描述了 FLUENT 的多相流模型及其使用
6、方法。 z Flows in Moving Zones（移动坐标系下的流动） ：本章描述了 FLUENT 中单一旋转坐标系，多重移动坐标系，以及滑动网格的使用方法。 z Solver 的使用：本章描述了如何使用 FLUENT 的解法器（ solver） 。 z 网格适应：本章描述了 explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to use it 第四部分： z 显示和报告数据界面的创建：本章描述了 explains how to create surfaces in the domain on
7、 which you can examine FLUENT solution data z 图形和可视化：本章描述了检验 FLUENT 解的图形工具 z Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。 z 流场函数的定义：本章描述了如何定义 FLUENT 面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。 z 并行处理：本章描述了 FLUENT 的并行处理特点以及使用方法 z 自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT 软件。 如何使用该手册 z 根据你对 CFD
8、以及 FLUENT 公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册 对于初学者，建议如下： z 为了对 FLUENT 的计算能力以及启动方式有所了解，最好是阅读“开始”这一章。本章为你提供了选择解形式的建议，同时为你提供了一个简单的自学教程，在该教程中我们使用 FLUENT 解决了一个简单的问题。 z 要想知道如何使用界面与远程控制，请参阅“使用界面”一章 z 读写文件的方法在“读写文件”一章 z 在开始解决问题之前我们需要输入网格，要想知道如何输入及检查网格请参阅“读与操纵网格”一章。要想知道解适应过程，请参阅“网格适应”一章 z 选择物理模型请参阅“基本物理模型动坐标系下的流动” z 对于边界条
9、件的信息请参阅“边界条件”一章。对于流体性质请参阅“物理特性”一章 z 设定解的参数请参阅“ Using the Solver”一章 z 显示和分析结果请参阅“数据显示和数据报告界面的创建 -Alphanumeric Reporting”一章 z 检查 FLUENT 中流动变量的定义请参阅“流场函数定义”一章 z 关于 FLUENT 并行计算解请参阅“并行处理”一章 z 关于如何使用 FLUENT 的在线帮助请参阅“用户界面”一章 z 对于特定的问题和你所要使用的工具，请查阅相关内容的列表以及索引 对于有经验的使用者，建议如下： 如果你是一个有经验的使用者，只需要查找一些特定的信息，那么有三种
10、不同的方法供你使用该手册。目录列表和主题列表是按程序顺序排列的，从而使你能够按照特定程序的步骤查找相关资料。本手册为你提供了两个不同的索引：一、命令索引，该索引为你提供特定了面板和文本命令的使用方法。二、分类索引，该索引为你提供了特定类别的信息（在线帮助中没有此类索引，只能在印刷手册中找到它） 。 本手册的排版协定 为了方便用户的学习，本教程有几个约定成俗的排版协定。 z 在下拉菜单中进入控制面板的过程我们采用 “/“。例如 , Define/Materials告诉我们在 Define 下拉菜单中选择 Materials.。 z 因尚未翻译完全，其它排版情况待定。 什么时候使用 Support
11、 Engineer Support Engineer 能够帮助你计划你的 CFD 模型工程并为你解决在使用 FLUENT 中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用 Support Engineer。但是在使用之前有以下几个注意事项： z 仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息 z 回忆导致你产生问题的每一步 z 如果可能的话，请记下所出现的错误信息 z 对于特别困难的问题，保存 FLUENT 出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时，它是最好的资源。 第一章 开始 赵玉新（国防科技大学航天学院） 注意：此文只用于流体力学的教学和科学研究，如若涉及到版权问题请于本人联系。 本章对 FLU
12、ENT 做了大致的介绍，其中包括： FLUENT 的计算能力，解决问题时的指导，选择解的形式。为了便于理解，我们在本章演示了一个简单的例子，该例子的网格文件在安装光盘中已准备好。 引言 FLUENT 是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完全的网格灵活性，你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三维四面体 /六面体 /金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你根据解的具体情况对网格进行修改（细化 /粗化） 。 对于大梯度区域，如自由剪切层和边界层，为了非常准确的预测流动，自适应网格是非常有用的。与结构网格和块结构网格相比，这一
13、特点很明显地减少了产生“好”网格所需要的时间。对于给定精度，解适应细化方法使网格细化方法变得很简单，并且减少了计算量。其原因在于：网格细化仅限于那些需要更多网格的解域。 FLUENT 是用 C 语言写的，因此具有很大的灵活性与能力。因此，动态内存分配，高效数据结构，灵活的解控制都是可能的。除此之外，为了高效的执行，交互的控制，以及灵活的适应各种机器与操作系统， FLUENT 使用 client/server 结构，因此它允许同时在用户桌面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。 在 FLUENT 中，解的计算与显示可以通过交互界面，菜单界面来完成。用户界面是通过 Scheme 语言及 LISP
14、 dialect 写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。 程序结构 该 FLUENT 光盘包括： FLUENT 解算器； prePDF,模拟 PDF 燃烧的程序； GAMBIT, 几何图形模拟以及网格生成的预处理程序； TGrid, 可以从已有边界网格中生成体网格的附加前处理程序； filters (translators)从 CAD/CAE 软件如： ANSYS， I DEAS， NASTRAN， PATRAN等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意：在 Fluent使用手册中 “grid“ 和 “mesh“是具有相同所指的两个单词 图一：基
15、本程序结构 我们可以用 GAMBIT 产生所需的几何结构以及网格（如想了解得更多可以参考GAMBIT 的帮助文件，具体的帮助文件在本光盘中有，也可以在互联网上找到） ，也可以在已知边界网格（由 GAMBIT 或者第三方 CAD/CAE 软件产生的）中用 Tgrid 产生三角网格，四面体网格或者混合网格，详情请见 Tgrid 用户手册。也可能用其他软件产生 FLUENT 所需要的网格，比如 ANSYS(Swanson Analysis Systems, Inc.)、 I-DEAS (SDRC)；或者MSC/ARIES,MSC/PATRAN 以及 MSC/NASTRAN (都是 MacNeal-S
16、chwendler 公司的软件 )。 与其他 CAD/CAE 软件的界面可能根据用户的需要酌情发展， 但是大多数 CAD/CAE 软件都可以产生上述格式的网格。 一旦网格被读入 FLUENT，剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括，边界条件的设定，流体物性的设定，解的执行，网格的优化，结果的查看与后处理。 PreBFC 和 GeoMesh 是 FLUENT 前处理器的名字， 在使用 GAMBIT 之前将会用到它们。对于那些还在使用这两个软件的人来说，在本手册中，你可以参考 preBFC 和 GeoMesh 的详细介绍。 本程序的能力 FLUENT 解算器有如下模拟能力： z 用非结构自适
17、应网格模拟 2D 或者 3D 流场，它所使用的非结构网格主要有三角形 /五边形、四边形 /五边形，或者混合网格，其中混合网格有棱柱形和金字塔形。 （一致网格和悬挂节点网格都可以） z 不可压或可压流动 z 定常状态或者过渡分析 z 无粘，层流和湍流 z 牛顿流或者非牛顿流 z 对流热传导，包括自然对流和强迫对流 z 耦合热传导和对流 z 辐射热传导模型 z 惯性（静止）坐标系非惯性（旋转）坐标系模型 z 多重运动参考框架，包括滑动网格界面和 rotor/stator interaction modeling 的混合界面 z 化学组分混合和反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型 z 热，质量，动
18、量，湍流和化学组分的控制体源 z 粒子，液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算，包括了和连续相的耦合 z 多孔流动 z 一维风扇 /热交换模型 z 两相流，包括气穴现象 z 复杂外形的自由表面流动 上述各功能使得 FLUENT 具有广泛的应用，主要有以下几个方面 z Process and process equipment applications z 油 /气能量的产生和环境应用 z 航天和涡轮机械的应用 z 汽车工业的应用 z 热交换应用 z 电子 /HVAC/应用 z 材料处理应用 z 建筑设计和火灾研究 总而言之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩 /可压缩流动来说， FLUENT 是很
19、理想的软件。对于不同的流动领域和模型， FLUENT 公司还提供了其它几种解算器，其中包括NEKTON,FIDAP、 POLYFLOW、 IcePak 以及 MixSim。 FLUENT 使用概述 FLUENT 采用非结构网格以缩短产生网格所需要的时间，简化了几何外形的模拟以及网格产生过程。和传统的多块结构网格相比，它可以模拟具有更为复杂几何结构的流场，并且具有使网格适应流场的特点。 FLUENT 也能够使用适体网格，块结构网格 (比如： FLUENT 4 和许多其它的 CFD 结算器的网格 )。 FLUENT 可以在 2D 流动中处理三角形网格和四边形网格，在 3D 流动中可以处理四面体网格
20、，六边形网格，金字塔网格以及楔形网格（或者上述网格的混合） 。这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时，可以确定最适合特定应用的网格拓扑结构。 在流场的大梯度区域，我们可以适应各种类型的网格。但是你必须在解算器之外首先产生初始网格，初始网格可以使用 GAMBIT、 Tgrid 或者某一具有网格读入转换器的 CAD 系统。 计划你的 CFD 分析 当你决定使 FLUENT 解决某一问题时，首先要考虑如下几点问题： 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：你将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
21、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？物理模型的选取：无粘，层流还湍流？定常还是非定常？可压流还是不可压流？是否需要应用其它的物理模型？确定解的程序： 问题可否简化？是否使用缺省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？得到收敛解需要多久的时间？在使用 CFD 分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。当你计划一个 CFD 工程时，请利用提供给 FLUENT 使用者的技术支持。 . 解决问题的步骤 确定所解决问题的特征之后，你需要以下几个基本的步骤来解决问题： 1创建网格 . 2运行合适的解算器： 2D、 3
22、D、 2DDP、 3DDP。 3输入网格 4检查网格 5选择解的格式 6选择需要解的基本方程：层流还是湍流（无粘） 、化学组分还是化学反应、热传导模型等 7确定所需要的附加模型：风扇，热交换，多孔介质等。 8 .指定材料物理性质 8指定边界条件 9调节解的控制参数 10初始化流场 11计算解 12检查结果 13保存结果 14必要的话，细化网格，改变数值和物理模型。 第一步需要几何结构的模型以及网格生成。 你可以使用 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。你也可以从相关的 CAD 软件包生成体网格， 然后读入到 Tgri
23、d 或者 FLUENT (详情参阅网格输入一章 )。至于创建几何图形生成网格的详细信息清查月相关软件使用手册 第二步，启动 FLUENT 解算器 后面将会介绍第三到十四步详细操作，下面的表告诉了我们哪一步需要什么软件 表一： FLUENT 菜单概述 解的步骤 菜单 读入网格 文件菜单 检查网格 网格菜单 选择解算器格式 定义菜单（ Define Menu ） 选择基本方程 定义菜单 材料属性 定义菜单 边界条件 定义菜单 调整解的控制 解菜单（ Solve Menu ） 初始化流场 解菜单 计算解 解菜单 结果的检查 显示菜单（ Display Menu） &绘图菜单（ Plot Menu）报
24、告菜单（ Report Menu ） 保存结果 文件菜单 网格适应 适应菜单 启动 FLUENT UNIX 和 Windows NT 启动 FLUENT 的方式是不同的，详细参阅相关介绍。不同的安装过程也是为了使 FLUENT 能够正确启动而设定的。 单精度和双精度解算器 在所有计算机操作系统上 FLUENT 都包含这两个解算器。大多数情况下，单精度解算器高效准确，但是对于某些问题使用双精度解算器更合适。下面举几个例子： 如果几何图形长度尺度相差太多（比如细长管道） ，描述节点坐标时单精度网格计算就不合适了；如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成（比如：汽车的集管）平均压力不大，但是局部区域
25、压力却可能相当大（因为你只能设定一个全局参考压力位置） ，此时采用双精度解算器来计算压差就很有必要了。 对于包括很大热传导比率和（或）高比率网格的成对问题，如果使用单精度解算器便无法有效实现边界信息的传递，从而导致收敛性和（或）精度下降 在 UNIX 系统启动 FLUENT 有如下几个启动方法： z 在命令行启动适当的版本； z 在命令行启动，但是不指定版本，然后在面板上选择适当的版本；在命令行启动，但是不指定版本，然后读入 case 文件（或者 case 文件和数据文件）来启动适当的版本。 命令行启动适当版本：可以指定维度和精度： fluent 2d 运行二维单精度版本；相应的fluent
26、3d； fluent 2ddp； fluent 3ddp 都分别运行相应的版本。并行版本的启动请参阅相关的并行版本启动方法在此不予介绍。 在解算器的面板中指定版本 Figure 1:启动时的控制台窗口 在版本提示中健入 2d、 3d、 2ddp 或者 3ddp 启动相应版本。 如果是在图形用户界面（ GUI）中启动适当的版本，请选择 File/Run.菜单，然后将会出现如下图所示的菜单，这样你就可以选择合适的版本了 (你也可以在这个面板上启动远程机器上的 FLUENT 或者并行版本，详细的内容请参阅相关主题 Figure 2: FLUENT 可以在选择结算器的面板上启动适当的版本 在面板上启动
27、解算器一般遵循如下方法： 1. 开关 3D 选项指定 3D 还是 2D 解算器 2. 开关双精度选项启动双精度或者单精度解算器 3. 点击 Run 按钮 如果可执行程序不在你的搜索目录下，你可以在点击 Run 之前指定完全的文件名。 读 Case 文件指定解算器版本： 启动时如果未指定版本（在命令行输入 fluent） ，将会出现前面所看到的控制台窗口，在 File/Read/Case 或者 File/Read/Case & Data菜单中择适当的 case 文件或者 data 文件，我们就可以启动适当的版本了。 （详细内容型参阅“读写 case 和 data 文件”部分） 。当然也可以在版本
28、的文本菜单中用 read-case 或者 read-case-data 命令。 File/Read/Case & Data.菜单或者 read-case-data 命令中读入的 case 和 data 文件具有相同的名字，而且扩展名分别为 .cas和 .dat.。 在 Windows NT 中启动 FLUENT 有几种方法，下面做一介绍 Windows NT 4.0 中有两种方法启动 FLUENT: 开始菜单程序菜单 Fluent.Inc（安装时可以改名）菜单点击 FLUENT 6 在 MS-DOS 命令提示符中键入 fluent 2d、 fluent 3d、 fluent 2ddp 或者 f
29、luent 3ddp 启动相应版本。需要注意的是，进行上述步骤之前你要设定用户环境以便于 MS-DOS 可以找到 fluent。你可以遵照如下做法：选择程序组的 “Set Environment“，该程序会将 Fluent.Inc 目录加入到你的命令搜索行。 在 MS-DOS 命令提示符中你也可以启动并行 FLUENT。 在 n 个处理器上运行并行版本，键入 fluent-version-tn（ tn 在 2d, 3d, 2ddp,或者 3ddp 之后 )， n 为处理器的个数。 比如： fluent 3d -t3 表示在 3 个处理器上运行 3D 版本 )，详细内容请参阅并行处理部分 在 W
30、indows NT 3.51 上运行：有两个方式启动 FLUENT 鼠标双击 FLUENT 5 程序图标 MS-DOS 方式的方法同上 启动选项 启动解算器之前要想知道版本信息，你可以键入 fluent help 命令，下面是该命令的选项：格式： fluent version -help options options： -cl following argument passed to fluent, -cxarg following argument passed to cortex, -cx host:p1:p2 connect to the specified cortex proces
31、s, -driver gl | opengl | null | pex | sbx | x11 | xgl , sets the graphics driver (available drivers vary by platform), -env show environment variables, -g run without gui or graphics, -gu run without gui, -gr run without graphics, -help this listing, -i journal read the specified journal file, -noch
32、eck disable checks for valid license file and server, -post run a post-processing-only executable, -project x write project x start and end times to license log, -r list all releases, -rx specify release x, -v list all versions, -vx specify version x, -n no execute, -hcl following argument passed to
33、 fluent host, -loadx start compute nodes from host x, -manspa manually spawn compute nodes, -ncl following argument passed to fluent compute node, -px specify parallel communicator x, -pathx specify root path x to Fluent.Inc, -tx specify number of processors x, 在 Windows NT 系统中，只有 -driver, -env, -gu
34、(有限制 ), -help, -i journal, -r, -rx, -v, -vx,和 -tx 可用。 前三个选项是用来指定 FLUENT和 Cortex的声明的。 Cortex为用户提供界面和 FLUENT图形窗口的程序。选项 -cx host:p1:p2 只用于手动启动解算器的情况。 如果你输入 fluent driver，你可以指定解算期间的图形驱动器（如： fluent -driver xgl） 。输入 fluent env 将会在 FLUENT 运行之前列出所有环境变量。 命令 fluent g 将会运行 Cortex而没有图形窗口与图形用户界面。如果你不是用 X-Windows
35、 显示或者你想提交一份批处理任务这一选项十分有用。 命令 fluent gu将会运行 Cortex而没有图形用户界面。 命令 fluent gr将会运行 Cortex 而没有图形。 (在 Windows NT 系统中，命令 fluent gu 会以图标的形式运行FLUENT，如果你去图标化，就会得到图形用户界面。这一选项用于和 -i journal 选项连接以后台模式处理任务 要启动解算器并立即读入日志文件，输入 fluent -i journal， journal 为所要读入的日志文件名。选项 -nocheck 加速了启动过程但不检查许可证服务器是否运行。这一功能在你知道许可证服务器已经运行
36、时或者你根本就不想启动许可证服务器时（比如说：你根本就没有权力启动它）是很有用的。命令 fluent post 将会运行一个解算器的版本，它可以允许你设定问题，或者进行后处理过程，但是不允许你进行计算。 选项 -project x 允许你对每一个工程分别记录 CPU 的时间。如果通过键入 -project x（ x是工程的名字）开始一项工作，与 CPU 事件有关的信息会记录在许可证管理的 log 文件中。要确定某项工程的 CPU 时间，将 license.log 文件中的 USER CPU 和 SYSTEM CPU 值加起来即可。 输入 fluent version r（其中 version
37、为版本号） ，将会列出指定版本的所有版本号。选项fluent rx 运行 FLUENT 的 x 版本。 当然你也可以输入 fluent v 此时可以列出所有的版本号，然后指定版本。你可以输入 fluent n 或者在任何其它的连接词中使用 -n 选项，来查看可执行程序在哪里而不必运行它。 剩下的选项是和并行计算有关的。 选项 -hcl 用于通过 FLUENT 主机过程的声明， 选项 -ncl用于通过 FLUENT 计算节点的声明，选项 -loadx 用于远程前端机器的并行机器上启动并行计算节点过程，选项 -manspa 用于取消默认的计算节点过程产生，选项 -px 指定了并行通信装置 x 的使
38、用，其中 x 是运行于多处理器 UNIX 机器上的任何一个通信装置，选项 -pathx 指定了 Fluent.Inc 安装的根目录，选项 -tx 指定了所使用的 x 处理器，关于启动并行版本的FLUENT 的更多信息，请参阅解算器的并行版本的启动。 解算器中用户可以选择的输入 选择解的格式 FLUENT 提供三种不同的解格式：分离解；隐式耦合解；显式耦合解。三种解法都可以在很大流动范围内提供准确的结果，但是它们也各有优缺点。分离解和耦合解方法的区别在于，连续性方程、动量方程、能量方程以及组分方程的解的步骤不同，分离解是按顺序解，耦合解是同时解。两种解法都是最后解附加的标量方程（比如：湍流或辐射
39、 )。隐式解法和显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。详情请参阅相关章节。 分离解以前用于 FLUENT 4 和 FLUENT/UNS，耦合显式解以前用于 RAMPANT。分离解以前是用于不可压流和一般可压流的。而耦合方法最初是用来解高速可压流的。现在，两种方法都适用于很大范围的流动 (从不可压到高速可压 )，但是计算高速可压流时耦合格式比分离格式更合适。 FLUENT 默认使用分离解算器，但是对于高速可压流（如上所述） ，强体积力导致的强烈耦合流动 (比如浮力或者旋转力 )， 或者在非常精细的网格上的流动， 你需要考虑隐式解法。这一解法耦合了流动和能量方程，常常很快便可以收敛。耦合隐式解
40、所需要内存大约是分离解的 1.5 到 2 倍，选择时可以通过这一性能来权衡利弊。在需要隐式耦合解的时候，如果计算机的内存不够就可以采用分离解或者耦合显式解。 耦合显式解虽然也耦合了流动和能量方程，但是它还是比耦合隐式解需要的内存少，但是它的收敛性相应的也就差一些。 注意： 分离解中提供的几个物理模型， 在耦合解中是没有的： 多项流模型； 混合组分 /PDF燃烧模型 /预混合燃烧模型 /Pollutant formation models/相变模型 /Rosseland 辐射模型 /指定质量流周期流动模型 /周期性热传导模型。 用户选择解的格式：点击菜单 Define/Models/Solver
41、弹出下面图框，选择所需要的格式即可。 Figure 1:解算器控制面板 算例 为了演示 FLUENT 的问题解决和后处理能力，你可以用 CD 上提供的网格文件解决一个很简单的问题。所要解决的问题请看下图。在该问题中 a cavity in the shape of a 60?rhombus, 边长 0.1 米，内部为常密度空气，上部是一个速度为 0.1m/s 向右运动的壁面，雷诺数大约为 500，流动是层流。 Figure 1: 驱动腔内的流体流动 程序概要 上述问题是一个简单的二维问题，流动为层流，无热传导，不需考虑特殊的物理模型，除此之外，所有的问题，如几何图形，网格，边界位置和类型已经在
42、网格生成的时候定义了。你只需读入网格文件就可以读入全部信息了。 本问题模拟的步骤简化为：读入并检查网格，选择默认的分离解，定义物理模型，指定流体性质，指定边界条件，保存问题的设置，初始化解域，计算解，保存结果，检查结果。 . 在开始之前把安装 CD 上的 /fluent_inc/fluent5/tut/sample/cavity.msh 网格文件复制到工作目录。读入网格：点击菜单 File/Read/Case.弹出下面的对话框 一般说来，一个 case 文件包括网格，边界条件和解的控制参数。网格文件是它的子集，本算例中的网格已经保存为 FLUENT 的格式了，所以可以像读入其它 case 文件
43、一样来读入它。 （如果网格文件是其它格式，请选择菜单 File/Import） Figure 1: 读入网格 在上图中选择所需文件，双击便可读入。本例中选择了 cavity.msh 文件。 FLUENT 在读网格的过程中会在控制台窗口显示进程。 检查网格 读入网格之后要检查网格：菜单 Grid/Check。在检查过程中，你可以在控制台窗口中看到区域范围，体积统计以及连通性信息。具体显示内容如下： Domain Extents: x-coordinate: min (m) = 0.000000e+00, max (m) = 1.500000e-01 y-coordinate: min (m) =
44、 0.000000e+00, max (m) = 8.660000e-02 Volume statistics: minimum volume (m3): 7.156040e-05 maximum volume (m3): 7.157349e-05 total volume (m3): 8.660000e-03 Face area statistics: minimum face area (m2): 9.089851e-03 maximum face area (m2): 9.091221e-03 Checking number of nodes per cell. Checking num
45、ber of faces per cell. Checking thread pointers. Checking number of cells per face. Checking face cells. Checking face handedness. Checking element type consistency. Checking boundary types: Checking face pairs. Checking periodic boundaries. Checking node count. Checking nosolve cell count. Checking
46、 nosolve face count. Checking face children. Checking cell children. Done. 网格检查是最容易出的问题是网格体积为负数。 如果最小体积是负数你就需要修复网格以减少解域的非物理离散。你可以在 Adapt 下拉菜单中选中 Iso-Value.来确定问题之所在，其它关于网格检查的信息请参阅“网格检查”一章。 显示网格：菜单为 Display/Grid.。 在网格显示面板（下图）点击 Display 按钮便会打开图形显示窗口并画出网格，你将会看到下面第二个图所示的内容。 Figure 1: 网格显示面板 Figure 2: 默认视
47、角的网格显示 该图可以用鼠标控制放大或缩小， 用鼠标圈住的内容松开鼠标之后该内容就会在窗口内满屏显示。 选择解算器的具体格式 对于本问题，速度很小，可以假定为不可压流，所以使用分离解算器很合适。分离解算器是 FLUENT 默认的解算器，不需改变。如果你要选择一个耦合解算器，请参考在Define/Models 菜单中的 Solver 面板。 定义物理模型 FLUENT 中默认物理模型是层流流动，本例是层流，不需修改模型的设定。如果你需要修改物理模型，则需要 Define/Models 子菜单中的粘性模型面板以及其它面板。 指定流体物理性质 选择菜单： Define/Materials.得到如下对
48、话框 Figure 1:材料控制面板 如果不使用空气，可以在材料数据库中选择其它气体，或者创建自己的材料数据。对于这个问题，需要对空气的性质做一些修改：密度为 1.0 kg/m3，粘性为 2*10-5 kg/m-s，点击 Change/Create 保存然后关闭面板。 指定边界条件 设定边界条件的数值与类型，使用菜单 Define/Boundary Conditions.得到下图 Figure 1: 边界条件面板 设定边界条件，首先在区域列表中选择，然后在类型列表中修改该区域的类型，确定完类型之后就可以点击 Set.按钮 (双击区域名字和点击 Set.按钮具有相同功能 ) 。 对于本问题，移动
49、壁面的边界条件需要改为 x 方向速度 0.1 m/s。如果你不能确定哪一个是移动壁面，你可以在图形窗口的上壁面边界点击鼠标右键（该图形窗口仍然显示图 2所示的网格） ，区域信息便会在 FLUENT 控制台窗口上显示出来，而且 wall-2 会在边界面板的区域列表中自动被选上。现在点击 Set.按钮便可以弹出下面图框： Figure 2: 壁面面板 选择 Moving Wall 选项便可以得到下面图框，从而设定壁面速度了。速度方向默认为 X 向，所以只需设定速度大小为 0.1(注意：邻近的流体区域并没有运动，如果你模拟的是旋转参考系，你不必担心相对运动和绝对运动的设定，它们是等价的。 Figure 3: 移动壁面的壁面面板 输入数值之后，点击 OK 保存设定，关闭面板。 本问题的其它边界都是空腔的其它三个边的壁面边界条件 (wall-5)。本例使用默认边界条件静止边界条件。到此为止，边界条件设定完毕。 调整解的控制 在 Solve/Control
