FLUENT軟件介紹文稿

1、FLUENT軟件介紹文稿第十一小組章Flue nt軟件介紹FLUENT軟件是目前市場(chǎng)上最流行的 CFD軟件，它在美國(guó)的市場(chǎng) 占有率達(dá)到60%FLUEN在中國(guó)也是得到最廣泛使用的 CFC軟件。它用數(shù)值方法模擬一個(gè)流場(chǎng)包括網(wǎng)格劃分、選擇計(jì)算方法、選擇 物理模型、設(shè)定邊界條件、設(shè)定材料屬性和對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處 理幾大部分。I.lflue nt軟件基本情況1.1.1 flue nt軟件網(wǎng)格劃分技術(shù) 在使用商用CFD軟件的工作中，網(wǎng)格劃分需要的時(shí)間長(zhǎng)，其能力 的高低是決定了工作效率。 FLUENT軟件采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格與適應(yīng) 性網(wǎng)格相結(jié)合的方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 與結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和分塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)而適應(yīng)格相比，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格

2、劃分便于處理復(fù)雜外形的網(wǎng)格劃分，性網(wǎng)格則便于計(jì)算流場(chǎng)參數(shù)變化劇烈、梯度很大的流動(dòng)，同時(shí)這種劃分方式也便于網(wǎng)格的細(xì)化或粗化，使得網(wǎng)格劃分更加靈活、簡(jiǎn)便。它可以劃分二維的三角形和四邊形網(wǎng)格，三維的四面體網(wǎng)格、六商體網(wǎng)格、金字塔型網(wǎng)格，楔型網(wǎng)格以及|+|上述網(wǎng)格類型構(gòu)成的混合型網(wǎng)格。1.1.2 flue nt軟件基本組成Gambit前處理器（幾何網(wǎng)格的生成）Flue nt4.5基于結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的通用 CFD求解器Flue nt6.0基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的通用 CFD求解器Fida p基于有限元方法的通用 CFD求解器Po lyflow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 C

3、FD軟件Ice pak專用的熱控分析CFD軟件1.1.3 flue nt適用領(lǐng)域任意復(fù)雜外形的二維/三維流動(dòng) 可壓、不可壓流（3）無粘流、層流和湍流頓、非牛頓流體流動(dòng)（6）對(duì)流傳熱 包括自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流(8)輻射傳熱計(jì)算(9)慣性、靜止、坐標(biāo)、非慣性旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)下中流場(chǎng)計(jì)算多層次移動(dòng)參考系問題 化學(xué)組元混合與反應(yīng)計(jì)算 源項(xiàng)體積任意變化的計(jì)算 顆粒、水滴和氣泡等彌散相的軌跡計(jì)算多孔介質(zhì)流動(dòng)計(jì)算(15)用一維模型計(jì)算風(fēng)扇和換熱器的性能。(16)兩相流復(fù)雜表面問題中帶自由面流動(dòng)的計(jì)算1.1.4系統(tǒng)要求硬件要求(1) CPU采用Intel的奔騰系列或AMD勺AthIon系列CPU(2)顯示卡分辨率為1

4、024x768或更高，顏色最低要求256色，推薦使16位或24位真彩色。內(nèi)存最低128兆內(nèi)存，推薦使用512兆以上的內(nèi)存。鼠標(biāo):光驅(qū):推薦使用三鍵鼠標(biāo)，F(xiàn)LUENT有些操作需要鼠標(biāo)中鍵。最低需要 CD-ROM FLUENT需要光盤安裝。網(wǎng)卡:需要安裝以太網(wǎng)卡，F(xiàn)LUENT需要網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證。硬盤:FLUENT需要 400 兆，GAMBIT需要 55 兆，EXCEE需要105兆，TECPLO需要30兆，一共需要590兆硬盤空間。如果需要使用用戶定義函數(shù)UDF編譯功能還需要安裝微軟的Visual C+至少需要200兆硬盤空間，再加上為計(jì)算項(xiàng)目預(yù)留空間，所以推薦在硬盤上預(yù)留5G以上的硬盤空間用于FLUEN

5、T 計(jì)算。軟件芟求操作系統(tǒng)：UNIX LINUX WINDOWS 2OOO/XP等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：安裝TCP/IP協(xié)議。編譯環(huán)境：如果使用UDF編譯功能，需要安裝Visual C+標(biāo)準(zhǔn)版，最低要求是采用“最小安裝”設(shè)置。EXCEED X server GAMBIT運(yùn)行需要此環(huán)境，如果在 GAMBIT中使用OpenGL圖形模式，則需要安裝 EXCEEDD。EXCEEDD需要單獨(dú)從EXCEE開發(fā)商Hummingbird軟件公司購(gòu)買。第二章CFD前置處理器GambitGAMBIT軟件是面向CFD的前處理器軟件，它包含全面的幾何建模能力和功能強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質(zhì)量

6、的網(wǎng)格。GAMBIT可以生成FLUENT5FLUENT4.5 FIDAP POLYFLOV等求解器所需要的網(wǎng)格。Gambit 軟件將功能強(qiáng)大的幾何建模能力和靈活易用的網(wǎng)格生成技術(shù)集成在一起。使用 Gambit軟件，將大大減小 CFD應(yīng)用過程中，建立幾何模型和流場(chǎng)和劃分網(wǎng)格所需要的時(shí)間。用戶可以直接使用Gambit軟件建立復(fù)雜的實(shí)體模型，也可以從主流的CAD/CAE系 統(tǒng)中直接讀入數(shù)據(jù)。Gambit軟件高度自動(dòng)化，所生成的網(wǎng)格可 以是非結(jié)構(gòu)化的，也可以是多種類型組成的混合網(wǎng)格。,UtUIlohrtf: bttwTH-町(lM刪14仝同創(chuàng)刪剖anmetry>ncr>to)nVfitpL

7、；*- Rftn fticac (JUinawc1>Udl叩爲(wèi)章Ut CoiUAd? UXJ*仝W :dlE# jUi也nujhd: DGambit用戶界面1、GAMB的幾何造型:Gambit軟件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立幾何模型。另外，Gambit軟件在讀入其它CAD/CA網(wǎng)格數(shù)據(jù)時(shí)，可以自動(dòng)完成幾何清理（即清除重 合的點(diǎn)、線、面）和進(jìn)行幾何修正1.1點(diǎn)的生成通過直接輸入坐標(biāo)值來建立幾何點(diǎn)， 輸入坐標(biāo)時(shí)即可以使用笛卡爾坐標(biāo)系， 也可 以使用柱坐標(biāo)系?；蛘咴谝粭l曲線上生成點(diǎn)，將來可以用這點(diǎn)斷開曲線。1.2面的生成口 |paiaid.ogi'ajii通過三點(diǎn)一張平行

8、四邊形的平面。5卻| Vertex fowe通過空間的點(diǎn)生成一張曲面。忖 Skill通過空間的一組曲線生成一張放樣曲面。(f夠 Nd通過兩組曲線生成一張曲面凈 1 Revolve通過構(gòu)成封閉回路的曲線生成一張曲面。l | V/ii e Frame通過繞以選定軸旋轉(zhuǎn)一條曲線生成一張回轉(zhuǎn)曲面?？?1 Sweep根據(jù)給定的路徑何輪廓曲線生成掃掠曲面?？?|paiaid.ogi'ajii通過三點(diǎn)一張平行四邊形的平面。5適；| Vertex 10 w£通過空間的點(diǎn)生成一張曲面。妙 Skill通過空間的一組曲線生成一張放樣曲面。氏朋Wet通過兩組曲線生成一張曲面丙 1 R evolve通

9、過構(gòu)成封閉回路的曲線生成一張曲面。1 1 V/iie Frame通過繞以選定軸旋轉(zhuǎn)一條曲線生成一張回轉(zhuǎn)曲面。口 1 Sweep根據(jù)給定的路徑何輪廓曲線生成掃掠曲面。1.3生成幾何實(shí)體2、GAMBIT的通用功能01 SLikh把現(xiàn)有曲面縫合為一個(gè)實(shí)體。Res dve把一個(gè)斷面圖繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)生成回轉(zhuǎn)體?？谘亟o定的路徑掃掠一個(gè)斷面，得到一個(gè)掃掠 體。2.1布爾運(yùn)算GDUnite取兩個(gè)面或兩個(gè)的體的并集作為一個(gè)新的面 和實(shí)體Subtract從一個(gè)面或體上減去一個(gè)面或體得到一個(gè)新 的面或體。Intersect取兩個(gè)面或體的交集為新的面或?qū)嶓w。2.2移動(dòng)和拷貝將所選擇的幾何移動(dòng)或拷貝到新位置。共有四mov

10、e/c opy種方式：Translate（ 平移）、Scale（比例）、 Reflect（ 鏡像）、Rotate（旋轉(zhuǎn)）2.3分裂與合并sp lit可以用一個(gè)面把另一個(gè)面分裂為兩個(gè)面。也可以用一個(gè)體把另一個(gè)體分裂為兩個(gè)體。Merge把兩個(gè)面合并為一個(gè)面，或把兩個(gè)體合并為一2.4連接與解除連接Conn ect把完全重合的點(diǎn)、線、面合并。當(dāng)處于Connect狀態(tài)時(shí)，相當(dāng)處于Disc onnrct狀態(tài)時(shí)，允許相鄰幾何劃分出不連續(xù)的網(wǎng)格。FLUENT允許使用不連鄰幾何網(wǎng)格連續(xù)；Disco nnrct解除這種連接。續(xù)的網(wǎng)格。務(wù)撤銷上一條命令，在GAMBIT中UNDO沒有級(jí)數(shù) 限制。制刪除相應(yīng)的對(duì)象，如點(diǎn)

11、、線、面、體、網(wǎng)格。Undo和刪除2.53、網(wǎng)格生成Gambit軟件提供了功能強(qiáng)大、靈活易用的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出滿足CFD特殊需要的網(wǎng)格3.1生成線網(wǎng)格在線上生成網(wǎng)格，作為將在面上劃分網(wǎng)格的網(wǎng)格種子，允許用戶詳 細(xì)的控制在線上節(jié)點(diǎn)的分布規(guī)律，Gambit提供了滿足CFD計(jì)算特殊 需要的五種預(yù)定義的節(jié)點(diǎn)分布規(guī)律。3.2生成面網(wǎng)格對(duì)于平面及軸對(duì)稱流動(dòng)問題，只需要生成面網(wǎng)格。對(duì)于三維問題，也 可以先劃分面網(wǎng)格，作為進(jìn)一步劃分體網(wǎng)格的網(wǎng)格的網(wǎng)格種子。3.3邊界層網(wǎng)格CFD計(jì)算對(duì)計(jì)算網(wǎng)格有特殊的要求，一是考慮到近壁粘性效應(yīng)采用較密的貼體網(wǎng)格，二是網(wǎng)格的疏密程度與流場(chǎng)參數(shù)的變化梯度大體致。對(duì)于面網(wǎng)格

12、，可以設(shè)置平行于給定邊的邊界層網(wǎng)格，可以指定 第二層與第一層的間距比，及總的層數(shù)。對(duì)于體網(wǎng)格，也可以設(shè)置垂 直于壁面方向的邊界層，從而可以劃分出高質(zhì)量的貼體網(wǎng)格。 而其它通用的CAE前處理器主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的需要而設(shè)計(jì)的，在結(jié) 構(gòu)分析中不存在邊界層問題，因而采用這種工具生成的網(wǎng)格難以滿足CFD計(jì)算要求，而Gambit軟件解決了這個(gè)特殊要求。4、Gambit的可視化網(wǎng)格檢查技術(shù)和網(wǎng)格輸出功能可以直觀的顯示網(wǎng)格質(zhì)量，用戶可以瀏覽單元畸變、扭曲、網(wǎng)格過度、 光滑性等質(zhì)量參數(shù)，可以根據(jù)需要細(xì)化和優(yōu)化網(wǎng)格，從而保證CFD的 計(jì)算網(wǎng)格，用戶可以直接在幾何圖形上施加流動(dòng)的邊界條件， 不需要 在網(wǎng)格上進(jìn)

13、行操作。5、CAD/CAE接 口Gambit軟件可以直接存取主流的CAD/CAE系統(tǒng)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)并支持標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換格式。、IDEASFTL、IGES5.1 Gambit軟件支持以下CAD軟件幾何接口:ACIS Pro/engineer VRML、Optegra VisulizerSTL Gambit5.2 CAE 接口ANSYS NASTRANPATRA、FIDAR GAMBIT第三章專用的CFD求解器flue ntFluent6 軟件是由Uns和Rampant軟件升級(jí)而來，F(xiàn)luent6 包含了二者的全部功能，并且增加了耦合隱式算法， 適用于低速 不可壓流動(dòng)、跨音速流動(dòng)乃至可壓縮性強(qiáng)的超音速

14、和高超聲速流 動(dòng)等各種復(fù)雜的流場(chǎng)。FLUENT豐富的物理模型使得用戶能夠精 確地模擬無粘流、層流、湍流、化學(xué)反應(yīng)、多相流等其它復(fù)雜的 流動(dòng)現(xiàn)象。1、基本功能二維平面流動(dòng)，二維軸對(duì)稱流動(dòng)，和三維流動(dòng)定?；蚍嵌ǔＡ鲃?dòng)分析 亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速流動(dòng) 層流、轉(zhuǎn)捩和湍流 牛頓流或非牛頓流 傳熱，包括自然對(duì)流、強(qiáng)迫對(duì)流和混合對(duì)流，固體 /流體耦合傳熱，輻射和運(yùn)動(dòng)固體的熱傳導(dǎo) 化學(xué)組分的混合和化學(xué)反應(yīng)，包括燃燒子模型和表面沉積反應(yīng) 模型 自由表面和多相流（包括氣-液、氣-固和液-固）離散相（粒子/液滴/氣泡）的拉格朗日軌跡計(jì)算，包括與連續(xù)相的耦合 融熔/凝固的相變模型 多孔介質(zhì)模型，具有各向異性

15、的滲透性、慣性阻尼、固體熱傳 導(dǎo)和多孔表面的壓力跳躍條件 風(fēng)扇、泵、輻射器和熱交換器等的集總參數(shù)模型 慣性或非慣性坐標(biāo)系多種參考系和滑動(dòng)網(wǎng)格2、網(wǎng)格性能四邊形、三角形、六面體、四面體、棱形、金字塔形網(wǎng)格允許非保形（不連續(xù)）的網(wǎng)格界面重疊 接受以下軟件產(chǎn)生的網(wǎng)格 GAMBIT GeoMesh TGrid、preBFCICEM/CFD l-DEAS、PATRANNASTRANANSYSPro/ENGINEERSTL P LOT3刖其它軟件動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)有:三角形和四面體網(wǎng)格保形適應(yīng) 懸掛節(jié)點(diǎn)適應(yīng)和所有類型網(wǎng)格的嵌套用戶指定區(qū)域的網(wǎng)格細(xì)化和采用求解變量、導(dǎo)出變量（例如Y,離壁距離）和用戶自定義

16、物理量的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化細(xì)化網(wǎng)格后流場(chǎng)變量自動(dòng)插值 網(wǎng)格粗化 網(wǎng)格光順及改進(jìn)工具網(wǎng)格處理功能（比例縮放、平移、合并、分裂）混合網(wǎng)格生成3、數(shù)值方法FLUENT6.0提供了三種求解方法。FLUENT6.0中的求解器有以下特征:完全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的有限體積法適用于所有速度范圍 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配4、單、雙精度運(yùn)算非耦合的求解方法（FLUENT/UNS4.2勺發(fā)展）基于壓力修正的非耦合求解算法，包括SIMPLESIMPLE（和PISO多種離散格式，包括一階迎風(fēng)格式、幕次律格式、二階迎風(fēng)格式和QUICK格式 一階和二階隱式時(shí)間離散格式 包括PREST戯性插值、二次插值和體積力加權(quán)插值的壓力插 值格式 體積力隱式

17、處理 采用V形、W形、F形和拐折循環(huán)求解線性代數(shù)多重網(wǎng)格方程,高斯-賽德爾松弛法5、耦合求解方法（RAMPANT 4.2的發(fā)展）不可壓和混合區(qū)域流動(dòng)的預(yù)處理所有流場(chǎng)平均量的耦合求解 湍流、輻射和用戶自定義標(biāo)量輸運(yùn)方程的非耦合求解 包括一階和二階迎風(fēng)格式的離散格式 顯、隱式的一階、二階時(shí)間離散格式顯式格式多步龍格-庫(kù)塔時(shí)間步進(jìn)算法全近似格式多重網(wǎng)格、當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長(zhǎng)和隱式殘差光順收斂加顯式統(tǒng)一時(shí)間步長(zhǎng)的時(shí)間-精度解隱式格式所有通量和源項(xiàng)的完全牛頓形式線性化V形和F形循環(huán)求解代數(shù)多重網(wǎng)格、塊矩陣線性方程，高斯-賽德爾松弛法6、湍流模型Sp alart-Allmaras 的一方程（渦粘性輸）運(yùn)模型包括標(biāo)

18、準(zhǔn)的k- E模型，Realizable k-模型和RNGk-模型的 k-名模型浮力和壓縮效應(yīng)的k-名子模型應(yīng)用于旋流，低雷諾數(shù)效應(yīng)和對(duì)Pran dtle/Schmidt 數(shù)的解析式的對(duì)K,能量和組元的RNG子模型 包括壁面反射模型和線性或二次壓力-應(yīng)變模型的雷諾應(yīng)力模對(duì)大渦模擬的亞格子應(yīng)力模型 包括標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，非平衡、對(duì)壓力梯度敏感的壁面函數(shù)、k-客模型和RSM的兩層模型等的不同近壁模型7、邊界條件多種流動(dòng)入口/出口條件有:以笛卡爾坐標(biāo)或圓柱坐標(biāo)或極坐標(biāo)表示的入口速度分量的 大小和方向，法向速度的大小及用戶自定義的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)分入口質(zhì)量通量 入口靜壓和總壓，法向或指定的速度方向 多組分系統(tǒng)的入口

19、質(zhì)量組分 入口靜溫和總溫 入口湍流強(qiáng)度和耗散率（用湍流強(qiáng)度、長(zhǎng)度尺度、水力學(xué) 直徑和粘性比輸入） 出口靜壓充分發(fā)展管流的出口流動(dòng)邊界條件（Outflow） 質(zhì)量流出 進(jìn)氣/排氣扇 進(jìn)風(fēng)口 /出風(fēng)口壁面邊界，指定為:以笛卡爾坐標(biāo)表示的旋轉(zhuǎn)速度和切向速度分量 包括滑移條件的剪切率用熱通量，溫度，外部對(duì)流，輻射以及混合條件表示的熱 邊界條件 選擇包括壁面粗糙度效應(yīng)的湍流壁面函數(shù)的剪應(yīng)力計(jì)算兩側(cè)壁面耦合和指定熱阻的熱傳導(dǎo)條件 對(duì)于平均和湍流參數(shù)的入口空間刨面或壁面邊界條件 風(fēng)扇特性曲線函數(shù) 通過體積源項(xiàng)確定的入口亞格子尺度 對(duì)稱、旋轉(zhuǎn)周期性和移動(dòng)周期性邊界 軸線邊界條件 在流線周期邊界條件中指定質(zhì)量流

20、率（流動(dòng)和熱交換）在周期性邊界條件中指定壓降8、介質(zhì)物性常量或可變的物性，包括溫度和本構(gòu)關(guān)系（可輸入數(shù)據(jù)或分段的多項(xiàng)式）包括標(biāo)準(zhǔn)流體和固體介質(zhì)物（用戶可修補(bǔ)）性的數(shù)據(jù)庫(kù):標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)機(jī)理、化學(xué)組分混合、熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)固體、液體、液體燃料和煤的粒子/液滴數(shù)據(jù)根據(jù)理想氣體規(guī)律或溫度相關(guān)的多項(xiàng)式規(guī)律計(jì)算流體密度，包 括有浮力流動(dòng)中密度的Bouss in esq處理用溫度的多項(xiàng)式或幕次律或Sutherland公式的流體粘性計(jì)算 非牛頓流模型，包括幕次律流體，Carreau流，或與溫度相關(guān) 的用戶自定義規(guī)律在固體區(qū)域內(nèi)的與溫度相關(guān)的熱容與熱傳導(dǎo) 各向異性的熱傳導(dǎo) 冷卻劑和碳?xì)涞恼鎸?shí)氣體模型用戶自定義的物性參數(shù)輸入9、用戶定義函數(shù)解釋（在運(yùn)行時(shí)編譯）和編譯事先編譯，在運(yùn)行時(shí)連接）選項(xiàng)在連續(xù)、動(dòng)量、能量、組分和體積組分輸運(yùn)方程的體積源項(xiàng)的指表面和體積反應(yīng)速度用戶物性的定義用戶的邊界條件和初始化條件用戶定義的標(biāo)量輸運(yùn)方程用戶自定義的后處理變量的生成用戶指定輻射模型的散射相函數(shù)離散相模型的體積力、阻力和源項(xiàng)10、并行處理共享存貯系統(tǒng)（如 Windows NT SGI、HP DEC Sun 和 Cray多處理器）的并行處理分布式存貯系統(tǒng)（如IBM SP-2、Cray T