关于Fluent学习的一些建议

关于Fluent学习的一些建议

现在组内很多人在大量的使用FLUENT进行CFD计算，并且也经常遇到一些问题，比如什么情况该怎么设置，比如什么东西应该用什么模型比较好。那么实际上大部分问题，大家在帮助中都是能够找到解答的。特别是在刚刚学习FLUENT的阶段，大家遇到的问题也都比较类似，一些经验性的东西，也都被大家直接接受过来使用，比如对于非结构化网格，用node-base的比较好，离散格式要用二阶的比较好等等。

实际上，很多问题帮助（user guide）讲的很清楚，只是我们没有好好的利用这个资源。这里将我们刚使用FLUENT时中会遇到的问题做成一个简单的思考题集，给学习FLUENT的各位一个参考。另外，这里不涉及多相流和UDF内容，如果今后有时间的话，可能会做一个UDF的专题讲解一下。

关于下面的一些问题呢，这里不会给出答案，有些问题我们都是习惯性的根据经验设置的。但是，实际上，我们的所有设置都是对方程组、边界条件、迭代方式、离散方式以及收敛条件相关的，所以希望大家看的时候，自己通过思考，把所有的设置参数搞明白、弄清楚，这样才能一定程度上的掌握FLUENT。FLUENT是免去了我们自己编程的一个过程，但如果连内部原理都不清楚的话，随着问题的深入，可能就没法做下去了。

最后说明一下，下文中的内容都是FLUENT运算的基本内容，主要是把方程和设置结合了一下，所以老手们可以爽爽的浏览一遍。对于更为具体的FLUENT数据结构的内容，这里并不涉及。由于水平有限，这里只是看着控制版，把想到的问题列出来给大家思考。更深入的内容，大家可以边读user guide边思考。

下面的问题，请思考者仔细思考每个问题，对照user guide进行学习，并给自己一个很确定的、能说服自己的答案，有必要的话，可以做记录。

再啰嗦两句，好好利用user guide！ 1、 算例读取

关于算例读取这部分内容，不做太多的说明，太简单了。大家学会下面几个东西就行：

如何读取网格、什么是case、什么是data、怎么做自动保存、自动保存面板里的那些参数都是什么意思。 2、 你认识的计算流体力学求解的方程都有哪些？请写一下。 3、 求解器设定

上图就是fluent的求解器solver设定，图中给的是默认状态，请思考下面几个问题 1） 什么是pressure based、什么是density based，他们在求解上有什么不同？注意，我们室内计算时常用pressure based，为什么？

2） 求解格式上，虽然pressure based的只有隐式方式，那么什么是隐式(implicit)？

3） 速度形式的absolute和relative有什么差别，影响计算结果么？

4） Gradient option是什么意思？数值上cell based和node based是什么意思？node based有什么优势？

5） Solve里面可以设定所求解的是稳态还是非稳态算例，怎么设定？那么非稳态设定时多出来两个选项是什么意思？为什么有人推荐用Frozen Flux格式的非稳态控制方式？ 6） 非稳态项的离散形式，FLUENT提供了几种？ 7） 对于solver，你还发现那些其他有用的东西？ 4、 如何激活能量方程？

5、 关于粘度模型

上图是激活了能量方程后的粘度模型，选用了我们室内环境常用的RNG k-e模型

1） fluent默认情况下给的inviscid、laminar等粘度模型都是什么模型？层流环境下可以用湍流粘度模型么？用

了的话，会对解造成影响么？为什么？思考一下，什么是层流、什么是湍流？ 2） 三种K-e模型间有什么不同，及优缺点

3） 就RNG模型中，请对应着方程找到model constants给的几个参数都是什么，并且解释其含义，若调整了这

些参数，对方程的解会造成什么影响？

4） 为什么要对近壁面粘度进行进一步处理？什么情况下用哪种近壁面模型，对应的网格都是什么样的？若生出的网格不满足你要的近壁面模型，你需要如何调整？

5） 图中的可选条件，如differential viscosity model、thermal effects等都是什么意思，对应方程中的哪项？你觉

得什么时候这项很有必要？

6） 粘度模型中，你可以对那些变量进行自行定义，即UDF？ 6、 物性参数

1） 请问你都可以对那些物性参数进行设置？

2） 密度物性设定时，FLUENT除了可以采用常数或曲线耦合的形式外，还提供了理想气体模型、不可压缩理想气体模型及boussinesq模型，请问这几种形式下，密度到底是怎么给定的？你觉得室内环境应该如何给出？ 3） 如果需要增加一种物质，怎么增加呢？

4） 所有的物性都是可以用UDF给定的，请问用哪个宏呢？ 7、 如何设定环境的重力加速度？ 8、 关于边界条件

1） 你如何看待边界条件？

2） Fluent给定的边界条件实际是从动量方程的角度给出的。从控制界面的角度来看，请从流体输入边界、流体

输出边界、无流体输入输出边界及其他边界的角度讲上述边界条件进行分类。

3） Velocity-inlet、pressure-inlet及mass-flow-inlet有什么不同？动量方程中求解的是速度，那么这些边界条件都

是如何计算速度的？

4） 若想让流体以5m/s的速度，沿着右边斜上方30度射入空间，那么分别采用（3）中的三种边界条件，该如何设置？

5） 激活k-e湍流模型后，如何给定湍流的边界条件，即湍流动能和湍流耗散率？FLUENT提供了四中设定方式，都是什么？他们都是怎么计算k和e的？ 6） 哪些边界类型不能给定温度边界条件？

7） 除了wall类型的边界条件，其他边界都只能给定能量方程的第一类边界条件。那么wall类型的边界条件，

各个选项都是什么意思呢？

8） 标量方程UDS的边界条件中的FLUX和VALUE是什么意思？怎么计算？UDS的单位如何？ 9） 如果让你用UDF编写一个宏给定边界条件，应该用哪个宏？

10） 边界类型中实际上也有对内部流体的设定，即fluid和solid类型

请问，这个部分设定的是方程中的哪部分？都是什么含义？

11）请阅读帮助相关内容后回答，对于多孔介质应该预设设定？如果给定了一个多孔区域，其孔隙率是32%，填充物质平均粒径2mm，那么你怎么设定？

9、 什么是FLUENT的grid interface？它对网格有什么要求？如何设定流流耦合及流固耦合？ 10 什么是周期性边界条件？FLUENT需要用TUI系统设定周期性边界条件，怎么设定？ 11 求解控制

在求解器solver的基础上，我们要对方程的各个项进行设定。其中，非稳态项是在solver里面设定的，其他项都在solution controls里面设定。

1） Equation里面给出的是你计算的方程，那么它们是怎么迭代的呢？

2） 什么是松弛因子，FLUENT里面怎么设定？欠松弛和超松弛都是什么意思？

3） 对于一个优化问题，我们都是通过一次次迭代更新旧值得到新值，那么这个过程，一般我们需要从旧值开

始，找一个方向和一个行进步长。请从求解器中分别解释每次迭代值的新旧值的方向是什么？这个步长又是什么？如何控制步长？步长取大或取小各有什么优缺点？ 4） 什么是一个方程的离散格式？它影响的是方程的哪一项？如果让你用一阶迎风格式离散格式离散能量方

程，那你离散出来的是什么样子？ 5） 对于压力项，FLUENT提供了五种离散格式，他们都是什么？都是几阶精度的？

6） FLUENT提供了一阶迎风、二阶迎风、power law、quick、thrid-order muscl五种格式，他们都是几阶精度的？

高阶格式有什么缺点？请试算几个算例

7） FLUENT提供的几种压力速度耦合方式都有什么优点？我们一种用SIMPLE，那么如果用其他的方式，你将如何设置？请试算几个算例。

12、初始化设定窗口的compute from是什么意思？

13、你认为一个物理过程的数值解应该是什么样的？monitor里面的residual monitors用来控制我们计算数值的求解精度的，那么什么时候我们计算的结果才收敛呢？

14、稳态和非稳态迭代控制器的每个选项都是什么意思？

15、对照着方程，再回想每个参数及方程的每一项，看看是否在你的设定中都给出了？都是在哪给出的？

FLUENT中是有一些简单后处理功能的，这里不做进一步提问。各位可以按照上面思考题的思路自己去学习使用FLUENT后处理。

祝大家科研顺利!

房天宇 2013-1-19

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/tj72.html