FLUENT軟件介紹文稿

1、FLUEN啾件介紹文稿第十一小組第一章Fluent軟件介紹FLUEN蹴件是目前市場上最流行的CFD,它在美國的市場占有率達到60%FLUENTS中國也是得到最廣泛使用的CFDt件。它用數(shù)值方法模擬一個流場包括網(wǎng)格劃分、選擇計算方法、選擇物理模型、設定邊界條件、設定材料屬性和對計算結果進行后處理幾大部分。1.1 fluent軟件基本情況1.1.1 fluent軟件網(wǎng)格劃分技術在使用商用CFD欠件的工作中，網(wǎng)格劃分需要的時間長，其能力的高低是決定了工作效率。FLUENT軟件采用非結構網(wǎng)格與適應性網(wǎng)格相結合的方式進行網(wǎng)格劃分。與結構化網(wǎng)格和分塊結構網(wǎng)格相比，非結構網(wǎng)格劃分便于處理復雜外形的網(wǎng)格劃分，

2、而適應性網(wǎng)格則便于計算流場參數(shù)變化劇烈、梯度很大的流動，同時這種劃分方式也便于網(wǎng)格的細化或粗化，使得網(wǎng)格劃分更加靈活、簡便。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、六面體網(wǎng)格、金字塔型網(wǎng)格、楔型網(wǎng)格以及由上述網(wǎng)格類型構成的混合型網(wǎng)格。1.1.2 fluent軟件基本組成Gambit前處理器(幾何網(wǎng)格的生成)Fluent4.5基于結構化網(wǎng)格的通用CFD求解器Fluent6.0基于非結構化網(wǎng)格的通用CFD求解器Fidap基于有限元方法的通用CFD求解器Polyflow針對粘彈性流動的專用CFD求解器Mixsim針對攪拌混合問題的專用CFD軟件Icepak專用的熱控分析CFD軟件1.1

3、.3 fluent適用領域(1)任意復雜外形的二維/三維流動(2)可壓、不可壓流(3)定常、非定常流(4)無粘流、層流和湍流(5)頓、非牛頓流體流動(6)對流傳熱包括自然對流和強迫對流(7)熱傳導和對流傳熱相耦合的傳熱計算(8)輻射傳熱計算(9)慣性、靜止、坐標、非慣性旋轉坐標下中流場計算(10)多層次移動參考系問題(11)化學組元混合與反應計算(12)源項體積任意變化的計算(13)顆粒、水滴和氣泡等彌散相的軌跡計算(14)多孔介質流動計算(15)用一維模型計算風扇和換熱器的性能。(16)兩相流(17)復雜表面問題中帶自由面流動的計算1.1.4系統(tǒng)要求硬件要求(1)CP陰用Intel的奔騰系列

4、或AMD勺Athlon系列CPU(2)顯示卡分辨率為1024x768或更高，顏色最低要求256色，推薦使16位或24位真彩色。(3)內(nèi)存最低128兆內(nèi)存，推薦使用512兆以上的內(nèi)存。(4)鼠標：推薦使用三鍵鼠標，F(xiàn)LUEN件有些操作需要鼠標中鍵。(5)光驅：最低需要CD-ROMFLUENT!要光盤安裝。(6)網(wǎng)卡：需要安裝以太網(wǎng)卡，F(xiàn)LUENT!要網(wǎng)絡驗證。硬盤：FLUENTS要400兆，GAMBIT!要55兆，EXCEED!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)UD蹄譯功能還需要安裝微軟的VisualC+隹少需要200兆硬盤空間，再加上為計算項

5、目預留空間，所以推薦在硬盤上預留5G以上的硬盤空間用于FLUENT計算。軟件要求(1)操作系統(tǒng)：UNIXLINUXWINDOWS2000/Xp等。(2)網(wǎng)絡協(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VisualC+標準版,最低要求是采用“最小安裝”設置。(4)EXCEEDXserverGAMBIT運行需要此環(huán)境，如果在GAMBIT中使用OpenG圜形模式，則需要安裝EXCEED3DEXCEED3D需要單獨從EXCEEDS發(fā)商Hummingbird軟件公司購買。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

6、強大的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質量的網(wǎng)格。GAMBIT可以生成FLUENT5FLUENT4.5FIDARPOLYFLO懂求解器所需要的網(wǎng)格。Gambit軟件將功能強大的幾何建模能力和靈活易用的網(wǎng)格生成技術集成在一起。使用Gambit軟件，將大大減小CFD應用過程中，建立幾何模型和流場和劃分網(wǎng)格所需要的時間。用戶可以直接使用Gambit軟件建立復雜的實體模型，也可以從主流的CAD/CA京統(tǒng)中直接讀入數(shù)據(jù)。Gambit軟件高度自動化，所生成的網(wǎng)格可以是非結構化的，也可以是多種類型組成的混合網(wǎng)格。LJVIIJIIWl-rtf!h«llf!RLJCfe科安業(yè)三回

7、回回1回趣rniWfTtcFvciW'-w-二MW由I的史IIKEIGambit用戶界面自國西時回1、GAMBIT勺幾何造型：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啊格數(shù)據(jù)時，可以自動完成幾何清理（即清除重合的點、線、面）和進行幾何修正1.1 點的生成通過直接輸入坐標值來建立幾何點，輸入坐標時即可以使用笛卡爾坐標系，也可以使用柱坐標系?；蛘咴谝粭l曲線上生成點，將來可以用這點斷開曲線。1.2 面的生成回Paidkloigr皿通過三點一張平行四邊形的平面。|Vertexrows通過空間的點生成一張曲面。通過空間的一組

8、曲線生成一張放樣曲面。南Net通過兩組曲線生成一張曲面1劉Revolve通過構成封閉回路的曲線生成一張曲面。111WireFraine通過繞以選定軸旋轉一條曲線生成一張回轉曲面。|Sweep根據(jù)給定的路徑何輪廓曲線生成掃掠曲面?？趞PaiElld.口grain通過三點一張平行四邊形的平面。.川vrtrows通過空間的點生成一張曲面。JSkin通過空間的一組曲線生成一張放樣曲面。Net通過兩組曲線生成一張曲面1劉Revolve通過構成封閉回路的曲線生成一張曲面。1_JWireFrame通過繞以選定軸旋轉一條曲線生成一張回轉曲面。2Sweep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

9、體初SliUh把現(xiàn)有曲面縫合升-個實體。削把一個斷面圖繞一個軸旋轉生成回轉體。口|即沿給定的路徑掃掠一個斷面，得到一個掃掠體。2、GAMBIT勺通用功能2.1 布爾運算而Unite取兩個面或兩個的體的并集作為一個新的面和實體Subtract從一個卸或體上減去,個回或體得到一個新的回或體。C0.叵Intersect取兩個回或體的交集為新的卸或實體。2.2 移動和拷貝將所選擇的幾何移動或拷貝到新位置。共有四move/copy種方式：Translate（平移）、Scale（比例）、Reflect（鏡像）、Rotate（旋轉）2.3 分裂與合弁split可以用一個面把另以用一個體把另一個面分裂為兩個面

10、。也可個體分裂為兩個體。把兩個面合并為一個面，或把兩個體合并升-Merge個體。2.4 連接與解除連接Connect把完全重合的點、線、面合并。當處于Connect狀態(tài)時，相鄰幾何網(wǎng)格連續(xù)；Disconnrct解除這種連接。當處于Disconnrct狀態(tài)時，允許相鄰幾何劃分出不連續(xù)的網(wǎng)格。FLUENT況許使用不連續(xù)的網(wǎng)格。2.5 Undo和刪除撤銷上一條命令，在GAMBIT中UNDO有級數(shù)限制。刪除相應的對象，如點、線、面、體、網(wǎng)格。3、網(wǎng)格生成Gambit軟件提供了功能強大、靈活易用的網(wǎng)格劃分工具，可以劃分出滿足CFDf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

11、種子，允許用戶詳細的控制在線上節(jié)點的分布規(guī)律，Gambit提供了滿足CFD計算特殊需要的五種預定義的節(jié)點分布規(guī)律。3.2 生成面網(wǎng)格對于平面及軸對稱流動問題，只需要生成面網(wǎng)格。對于三維問題，也可以先劃分面網(wǎng)格，作為進一步劃分體網(wǎng)格的網(wǎng)格的網(wǎng)格種子。3.3 邊界層網(wǎng)格CF麗算對計算網(wǎng)格有特殊的要求，一是考慮到近壁粘性效應采用較密的貼體網(wǎng)格，二是網(wǎng)格的疏密程度與流場參數(shù)的變化梯度大體一致。對于面網(wǎng)格，可以設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)。對于體網(wǎng)格，也可以設置垂直于壁面方向的邊界層，從而可以劃分出高質量的貼體網(wǎng)格。而其它通用的CAEB處理器主要是根據(jù)結構強度

12、分析的需要而設計的，在結構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CF卅算要求，而Gambit軟件解決了這個特殊要求。4、Gambit的可視化網(wǎng)格檢查技術和網(wǎng)格輸出功能可以直觀的顯示網(wǎng)格質量，用戶可以瀏覽單元畸變、扭曲、網(wǎng)格過度、光滑性等質量參數(shù)，可以根據(jù)需要細化和優(yōu)化網(wǎng)格，從而保證CFD的計算網(wǎng)格，用戶可以直接在幾何圖形上施加流動的邊界條件，不需要在網(wǎng)格上進行操作。5、CAD/CA莪口Gambit軟件可以直接存取主流的CAD/CA舔統(tǒng)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)并支持標準的數(shù)據(jù)交換格式。5.1 Gambit軟件支持以下CAD件幾何接口：ACISPro/engineerVRML、Optegra

13、Visulizer、IDEASFTL、IGESSTLGambit5.2 CAE接口ANSYSNASTRANPATRANFIDAPGAMBIT第三章專用的CFD求解器一一fluentFluent6軟件是由Uns和Rampant軟件升級而來，F(xiàn)luent6包含了二者的全部功能，弁且增加了耦合隱式算法，適用于低速不可壓流動、跨音速流動乃至可壓縮性強的超音速和高超聲速流動等各種復雜的流場。FLUEN佳富的物理模型使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流、化學反應、多相流等其它復雜的流動現(xiàn)象。1、基本功能二維平面流動，二維軸對稱流動，和三維流動 定?；蚍嵌ǔＡ鲃臃治?亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速流動

14、 層流、轉撥和湍流 牛頓流或非牛頓流 傳熱，包括自然對流、強迫對流和混合對流，固體/流體耦合傳熱，輻射和運動固體的熱傳導 化學組分的混合和化學反應，包括燃燒子模型和表面沉積反應模型 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）的拉格朗日軌跡計算，包括與連續(xù)相的耦合融熔/凝固的相變模型 多孔介質模型，具有各向異性的滲透性、慣性阻尼、固體熱傳導和多孔表面的壓力跳躍條件 風扇、泵、輻射器和熱交換器等的集總參數(shù)模型 慣性或非慣性坐標系 多種參考系和滑動網(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

15、網(wǎng)格GAMBITGeoMeshTGrid、preBFCICEM/CFDI-DEAS、PATRANNASTRANANSYSPro/ENGINEERSTLPLOT3麗其它軟件 動態(tài)、自適應網(wǎng)格技術有：三角形和四面體網(wǎng)格保形適應懸掛節(jié)點適應和所有類型網(wǎng)格的嵌套 用戶指定區(qū)域的網(wǎng)格細化和采用求解變量、導出變量（例如V,離壁距離）和用戶自定義物理量的自適應網(wǎng)格細化 細化網(wǎng)格后流場變量自動插值 網(wǎng)格粗化 網(wǎng)格光順及改進工具 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FLUENT6.0I供了三種求解方法。FLUENT6.葉的求解器有以下特征：完全非結構化網(wǎng)格的有限體積法 適用于所有速

16、度范圍 動態(tài)內(nèi)存分配 單、雙精度運算4、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SIMPLESIMPLEG口PISO 多種離散格式，包括一階迎風格式、哥次律格式、二階迎風格式和QUICK格式 一階和二階隱式時間離散格式 包括PREST餓性插值、二次插值和體積力加權插值的壓力插值格式 體積力隱式處理 采用V形、愀、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（RAMPANT4.2的發(fā)展）不可壓和混合區(qū)域流動的預處理 所有流場平均量的耦合求解 湍流、輻射和用戶自定義標量輸運方程的非耦合求解 包括一階和二階迎風格式的離散格

17、式 顯、隱式的一階、二階時間離散格式顯式格式多步龍格-庫塔時間步進算法全近似格式多重網(wǎng)格、當?shù)貢r間步長和隱式殘差光順收斂加速顯式統(tǒng)一時間步長的時間-精度解隱式格式所有通量和源項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Spalart-Allmaras的一方程（渦粘性輸）運模型 包括標準的k-a模型，Realizablek-名模型和RNG-a模型的k-8模型 浮力和壓縮效應的k-君子模型 應用于旋流，低雷諾數(shù)效應和對Prandtle/Schmidt數(shù)的解析式的對K,以能量和組元的RNG?模型 包括壁面反射模型和線性或二次壓力-應變模型的雷諾

18、應力模型對大渦模擬的亞格子應力模型包括標準壁面函數(shù)，非平衡、對壓力梯度敏感的壁面函數(shù)、k-名模型和RSM勺兩層模型等的不同近壁模型7、邊界條件多種流動入口/出口條件有：以笛卡爾坐標或圓柱坐標或極坐標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?shù)刈鴺朔至咳肟谫|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)的入口質量組分入口靜溫和總溫入口湍流強度和耗散率（用湍流強度、長度尺度、水力學直徑和粘性比輸入）出口靜壓充分發(fā)展管流的出口流動邊界條件（Outflow）質量流出進氣/排氣扇進風口/出風口壁面邊界，指定為：以笛卡爾坐標表示的旋轉速度和切向速度分量包括滑移條件的剪切率用熱通量

19、，溫度，外部對流，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的湍流壁面函數(shù)的剪應力計算 兩側壁面耦合和指定熱阻的熱傳導條件 對于平均和湍流參數(shù)的入口空間刨面或壁面邊界條件 風扇特性曲線函數(shù) 通過體積源項確定的入口亞格子尺度 對稱、旋轉周期性和移動周期性邊界 軸線邊界條件 在流線周期邊界條件中指定質量流率（流動和熱交換） 在周期性邊界條件中指定壓降8、介質物性常量或可變的物性，包括溫度和本構關系（可輸入數(shù)據(jù)或分段的多項式） 包括標準流體和固體介質物（用戶可修補）性的數(shù)據(jù)庫：標準反應機理、化學組分混合、熱力學和動力學性質標準固體、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

20、度相關的多項式規(guī)律計算流體密度，包括有浮力流動中密度的Boussinesq處理 用溫度的多項式或哥次律或Sutherland公式的流體粘性計算 非牛頓流模型，包括哥次律流體，Carreau流，或與溫度相關的用戶自定義規(guī)律 在固體區(qū)域內(nèi)的與溫度相關的熱容與熱傳導 各向異性的熱傳導冷卻劑和碳氫的真實氣體模型 用戶自定義的物性參數(shù)輸入9、用戶定義函數(shù) 解釋（在運行時編譯）和編譯事先編譯，在運行時連接）選項 在連續(xù)、動量、能量、組分和體積組分輸運方程的體積源項的指定 表面和體積反應速度 用戶物性的定義 用戶的邊界條件和初始化條件 用戶定義的標量輸運方程 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10、 弁行處理 共享存貯系統(tǒng)（如WindowsNTSGI、HRDECSun和Cray多處理器）的并行處理 分布式存貯系統(tǒng)（如舊MSP-2、CrayT3D/E等）和工作站網(wǎng)