fluent流体仿真软件

7.物理性质

本章描述了用于计算物质的性质以及相应程序的物理方程，在程序中你可以输入物质的每一种性质。以下各节详细介绍了计算物质的物理性质 7.1设定物理性质

设定物理性质是模型设定中的重要一步。 材料属性是在材料面板中的1中定义的，它允许你输入各种属性值，这些属性值和你在模型面板中定义的的问题范围相关。这些属性可能会包括：

密度或者分子量 粘性 比热容 热传导系数 质量扩散系数 标准状态焓

分子运动论中的各个参数

属性可能是温度和/或成分相关的，温度相关是基于你所定义的或者有分子运动论计算得出的多项式、分段线性或者分段多项式函数和个别成分属性。

使用材料面板中的1就会显示所使用的模型需要定义的物理性质。需要注意的是，如果你所定义的属性需要借能量方程（如理想气体定律的密度，粘性的温度相关轮廓），FLUENT会自动去解能量方程。此时你就需要定义热边界条件和其它参数。

固体材料的物理属性

对于固体材料，我们只需要定义密度，热传导系数和比热容(除非你所模拟的是半透明介质，此时需要定义辐射性质。对于热传导系数你可以指定它们为常值，也可以指定为温度的函数或者自定义函数；对于比热容你可以指定为常值或者温度的函数；对于密度你可以指定为常值

如果你使用非

炉膛仿真过程及其其中的问题

一、（Gambit）几何建模部分 1.大体尺寸

在本次设计中，（实际标高-5=图中的标高）锅炉的尺寸为：锅炉高度为26890mm，宽度为7570mm，深度为7570mm。

燃烧器的高度为2.105m，最底层的燃烧器低端距冷灰斗距离为2.1775m。

采用四角切圆（顺时针切圆，假想切圆直径0.8m）的均等配风燃烧方式。其中一次风2层，二次风3层。由低到高燃烧器风口布置依次为二、一、二、一、二。燃烧器宽度为0.4m，一次风口高度0.2405m，二次风口高度0.352/0.315m，风口间距为0.21/0.12/0.155m。

2.简化处理

将水冷壁简化成一个恒温平面；

将燃烧器简化成一个平面，各次风口为平面中的一个矩形区域，作为速度入口； 忽略屏式过热器，将折焰角上方与水平烟道相连结的平面作为出口（outflow）。

3.几何建模过程及网格划分

为了方便锅炉的网格划分，我们将整个计算域划分为5个区域：冷灰斗下端至燃烧区域下端、燃烧区域、燃烧区上端至折焰角下端、折焰角区域、折焰角上端至炉膛出口。

3.1点线面的生成

几何建模的方法通常可以是自下而上的，即先生成体的各个点（通过坐标确定位置）；将生成的点依次连接成线；将线

Fluent软件学习笔记

一、利用Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 1) 文件的创建及其求解器的选择 软件基本知识: Geometry 绘制图形 Mesh 网格划分

Zones 指定边界条件类型和区域类型 Tools 指定坐标系统等

Operation绘图工具面板

视图控制面板：

全图显示(Fit to window）

选择象限显示视图 选择显示项目

撤销或重复上一步

鼠标键：左键单击——旋转模型 中键单击——平移模型 右键单击——放缩模型 Shift+鼠标左键——选择点、边、面等 ① 建立新文件：Flie New ② 选择求解器：Solver

1

2) 创建控制点：Operation-Geometry-Vertex 创建边：Operation-Geometry-Edge 创建面：Operation-Geometry-Face

3) 划分网格 对边进行划分:

对面进行划分：Operation-Mesh-Face-Mesh Faces 注：打开的文本框中： Quad-四边形网格

求解技术（Solve）

Solve>Controls>Solution…

计算格式的选择

一阶迎风格式：适用于流动方向与网格方向基本一致，结构化网格。具有稳定性高，计算速度快的优点。在网格方向与流动方向不一致时，产生的数值误差比较大。

二阶格式：计算时间比较长，收敛性差。

合适的计算方式：在计算开始时先用一阶格式进行计算以获得一个相对粗糙的解，在计算收敛后再用二阶格式完成计算以提高解的精度。避免二阶格式收敛性差、计算时间长的问题，也避免了一阶格式在复杂流场计算中数值误差大的问题。 QUICK格式：对于结构网格计算旋转流动问题时，计算精度高，但在其它情况下，QUCIK格式的精度与二阶格式相当。 指数律格式：与一阶格式精度基本相同。

中心差分：在LES湍流模型中使用，且应该在网格足够密集、局部Peclet数小于1的情况下使用。 压强插值格式的选择

1在彻体力对流场有很大影响的情况下，应该选择彻体力加权 （body-force-weighted）格式。

2 在流场中有涡量很大的集中涡、高雷诺数自然对流、高速旋转流、多孔介质，以及流线曲率很大时，应该选择PRESTO!格式。

3 对于可压流，应该使用二阶格式。

4 二阶格式不能用于多孔介质计算和

求解技术（Solve）

Solve>Controls>Solution…

计算格式的选择

一阶迎风格式：适用于流动方向与网格方向基本一致，结构化网格。具有稳定性高，计算速度快的优点。在网格方向与流动方向不一致时，产生的数值误差比较大。

二阶格式：计算时间比较长，收敛性差。

合适的计算方式：在计算开始时先用一阶格式进行计算以获得一个相对粗糙的解，在计算收敛后再用二阶格式完成计算以提高解的精度。避免二阶格式收敛性差、计算时间长的问题，也避免了一阶格式在复杂流场计算中数值误差大的问题。 QUICK格式：对于结构网格计算旋转流动问题时，计算精度高，但在其它情况下，QUCIK格式的精度与二阶格式相当。 指数律格式：与一阶格式精度基本相同。

中心差分：在LES湍流模型中使用，且应该在网格足够密集、局部Peclet数小于1的情况下使用。 压强插值格式的选择

1在彻体力对流场有很大影响的情况下，应该选择彻体力加权 （body-force-weighted）格式。

2 在流场中有涡量很大的集中涡、高雷诺数自然对流、高速旋转流、多孔介质，以及流线曲率很大时，应该选择PRESTO!格式。

3 对于可压流，应该使用二阶格式。

4 二阶格式不能用于多孔介质计算和

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空气、水、油等易于流动的物质被统称为流体。在力的作用下，流体的流动可引起能量的传递、转换和物质的传送，利用流体进行力传递、进行功和能转换的机械就称为流体机械。比如，泵是一种将电能转换为流体动能并输送液体的机械；风机是一种将机械能或电能转换为风能的机械；水力发电机就是一种将水的势能和动能转换为电能的一种机械。此类例子举不胜举，因此，流体机械与我们的生活和工作密切相关。流体力学就是一门研究流体流动规律以及流体与固体相互作用的一门学科，研究的范围涉及到风扇的设计，发动机内气体的流动以及车辆外形的减阻设计，水利机械的工作原理，输油管道的铺设，供水系统的设计，乃至航海、航空和航天等领域内动力系统和外形设计等等。

自从1687年牛顿定律公布以来，直到本世纪50年代初，研究流体运动规律的主要方法有两种：一是实验研究，以实验为研究手段；另一种是理论分析方法，利用简单流动模型假设，给出某些问题的解析解。前者耗费巨大，而后者对于较复杂的非线性流动现象目前还有些无能为力。20世纪70年代以来，飞速发展起来的计算流体力学为实验研究和理论研究都起到了促进作用，也为简化流动模型提供了更多的依据，使很多分析方法得到发展和完善。实验研究、理论分

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟

摘要：本文运用Fluent软件中的RNG k-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列

圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究，通过结果对比，分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。一般而言，Re数越大，方柱的阻力越大，圆柱体则不然；而Re越大，两种柱体的升力均越大。相对于圆柱，同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。Re越大，串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Sr数。

关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数

在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中，绕流研究在工程实际中具有重大的意义。当流体流过圆柱时 , 由 于漩涡脱落，在圆柱体上产生交变作用力。这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳，损坏结构，后果严重。因此，近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。

沈立龙等[1]基于RNG k?ε模型，采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟，得到了圆柱和方柱绕流阻力系数Cd与 Strouhal 数随雷诺数的变化规律。姚熊亮等[2]采用计算流体软件C

亚临界雷诺数下串列双圆柱与方柱绕流的数值模拟

摘要：本文运用Fluent软件中的RNG k-ε模型对亚临界雷诺数下二维串列

圆柱和方柱绕流问题进行了数值研究，通过结果对比，分析了雷诺数、柱体形状对柱体绕流阻力、升力以及涡脱频率的影响。一般而言，Re数越大，方柱的阻力越大，圆柱体则不然；而Re越大，两种柱体的升力均越大。相对于圆柱，同种条件下，方柱受到的阻力要大；相反地，方柱涡脱落频率要小。Re越大，串列柱体的Sr数越接近于单圆柱体的Sr数。

关键字：圆柱绕流、升力系数、阻力系数、斯特劳哈尔数

在工程实践中，如航空、航天、航海、体育运动、风工程及地面交通等广泛的实际领域中，绕流研究在工程实际中具有重大的意义。当流体流过圆柱时 , 由 于漩涡脱落，在圆柱体上产生交变作用力。这种作用力引起柱体的振动及材料的疲劳，损坏结构，后果严重。因此，近些年来，众多专家和学者对于圆柱绕流问题进行过细致的研究，特别是圆柱所受阻力、升力和涡脱落以及涡致振动问题。

沈立龙等[1]基于RNG k?ε模型，采用有限体积法研究了亚临界雷诺数下二维圆柱和方柱绕流数值模拟，得到了圆柱和方柱绕流阻力系数Cd与 Strouhal 数随雷诺数的变化规律。姚熊亮等[2]采用计算流体软件C

二维流体动画实例

软件版本

Fluent-6.3.26. Gambit-2.2.30.

具体步骤

1. 在Fluent中导入已经定义好的各种参数条件的cas文件

开启Fluent，选择2ddp，在Fluent中，“File” —“Read”—“Case&Data”，选择文件夹“Fluent-File”中的“mix-data.cas”文件。这个二维模型的制作过程在PDF中有说明，上面的文件是已经做好的模型。

2. 初始化数据

在Fluent中，“Solve”—“Initialize”—“Initialize”，点击“Init”，初始化完后点击“Close”关闭对话框，如图1所示。

图1 初始化数据

3. 定义动画

在Fluent中，“Solve”—“Animate”—“Define”，弹出Solution Animation对话框，如图2所示的设置。

图2 动画设置对话框

接下来点击图2对话框中的“Define”，弹出Animation Sequence对话框，在“Storage Type”中选择“PPM Image”，在“Storage Directory”中设置动画序列的保存路径，注意路径不得有中文，在“Display Type”中选择“C

Fluent实例操作步骤

一． 问题描述：

一个圆形的突然扩张管道，假设工质为水，通常当流动经过类似这种突然扩张或突然收缩管道时，流动与管道分离，形成流动的漩涡，与此同时发生压强损失。由于是圆截面管道，在不考虑重力或者假设重力方向与管道方向一致时，该三维流动可以简化为二维轴对称流动问题。管道总长2.0m，其中细管长0.5m，细管半径0.1m，扩张后的管半径为0.2m，长1.5m，注意到管长和台阶高度的比值为15，这时可以认为出口已经是充分发展的流动；管中流动的工质为水，常温下密度为1000kg/m3，粘性为0.001kg/（m?s）；假设入口处水流速度为0.1m/s。 二． 操作步骤 1. 建立几何模型

（1） 打开制作网格软件ICEM CFD。创建点，选择菜单工具栏的

Geometry—Creat point—Explicit Coodernates，分别一次输入6个坐标点的坐标值：（0,0,0），（0,0.1,0），（0.5,0.1,0），（0.5,0.2,0），（2,0.2,0），（2,0,0）。

（2） 创建线，选择菜单工具栏的Geometry—Creat/Modify

Curve—From Point。依次把这六个点连成线，如下图所