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文件名称: Fluent技术基础与应用实例-王瑞金 张凯 王刚
  所属分类: 制造
  开发工具:
  文件大小: 19mb
  下载次数: 0
  上传时间: 2019-03-17
  提 供 者: qq_27******
 详细说明：Fluent技术基础与应用实例-王瑞金 张凯 王刚 已打标签，这是第一版Fluent技术基础与应用实例 多孔介质流动。 ·一维风扇、热交换器性能计算 两相流问题。 复杂表面形状下的自由面流动。 12软件包相关知识 1.21 Fluent软件的组成 Fluent软件设计基于CFD软件群的思想,从用户需求角度出发,针对各种复杂流动和 物理现象,采用不同的离散格式和数值方法,以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和 精度等方面达到最佳组合,从而可以高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。基于上 述思想, Fluent开发了适用于各个领域的流动模拟软件,用于模拟流体流动、传热传质、 化学反应和其他复杂的物理现象,各模拟软件都采用了统一的网格生成技术和共同的图形 界面,它们之间的区别仅在于应用的工业背景不同,因此大大方便了用户。 Fluent的软件包由以下几个部分组成 (1)前处理器: Gambit用于网格的生成,它是具有超强组合建构模型能力的专用CFD 前置处理器。 Fluent系列产品皆采用 Fluent公司自行研发的 Gambit前处理敦件来建立几何 形状及生成网格。另外, TGrid和 Filters( Translators)是独立于 Fluent的前处理器,其中 TGrid用于从现有的边界网格生成体网格, Filters可以转换由其他软件生成的网格从而用 于 Fluent计算。与 Filters接口的程序包括 ANSYS、 I-DEAS、 NASTRAN、 PATRAN等。 (2)求解器:它是流体计算的核心,根据专业领域的不同,求解器主要分以下几种 类型。 · Fluent4.5:基于结构化网格的通用CFD求解器。 · Fluent62.16:基于非结构化网格的通用CFD求解器。 · Fidap:基于有限元方法,并且主要用于流固耦合的通用CFD求解器。 · Polyflow:针对粘弹性流动的专用CFD求解器。 · Mixin:针对搅拌混合问题的专用CFD软件。 Icepak:专用的热控分析CFD软件。 (3)后处理器: Fluent求解器本身就附带有比较强大的后处理功能。另外, Tecplot也 是一款比较专业的后处理器,可以把一些数据可视化,这对于数据处理要求比较高的用户 来说是一个理想的选择。 在以上介绍的 Fluent软件包中,求解器 Fluent6216是应用范围最广的,所以在以后 的章节中我们会对它进行详细的介绍。这个求解器既可使用结构化网格,也可使用非结构 第1章 Fluent概述 化网格。对于二维问题,可以使用四边形网格和三角形网格:对于三维问题,可以使用六 面体、四面体,金字塔形以及楔形单元,具体的网格形状见图1-1 Fluent6216可以接受 单块和多块网格,以及二维混合网格和三维混合网格。 三角形刚格。四边形网格 二维格 六面体 四面体 三维网格 金字塔形网 楔形网榕 格 图1-1 Fluent使用的网格的形状 122各软件之间的协同关系 如图1-2所示,最基本的流体数值模拟可以通过以上软件的合作而完成:UG/ AutoCAD 属于 CAD/CAE软件,用来生成数值模拟所在区域的几何形状: Tgrid和 Gambit是把计算 区域离散化,或网格的生成,其中TGrd可以从已有边界网格中生成体网格,而 Gambit 自身就可以生成几何图形和划分网格的; Fluent求解器是对离散化且定义了边界条件的区 域进行数值模拟; Tecplot可以把从 Fluent求解器导出的特定格式的数据进行可视化,形象 地描述各种量在计算区域内的分布。 UGAutoCad Gird Gambit FLUENT Tecplot. ips 图1-2各软件之间的关系图 Fluent技术基础与应用实例 13 Fluent软件包的安装及其运行 由于 Fluent软件包安装的特点,有必要详细地介绍它的具体安装步骤和注意事项。 1.3.1 Fluent软件包的安装 介绍安装步骤之前,先简单介绍一下 Exceed, Exceed是在 Windows环境下模拟的 UNIX软件, Gambit是 Fluent的前处理软件,用来为 Fluent建立计算区域及其区域内的网 格划分,但是 Gambit必须在UNX环境下才可以运行。 Fluent的安装顺序如下: (1)安装 Exceed,推荐安装 Exceed6.2版本。 (2)安装 Gambit。单击 Gambit的安装,按照提示就可以完成安装,推荐安装 Gambit 2.2.30。 (3)安装 Fluent。单击 Fluent的安装文件,按照提示就可以完成安装,推荐安装 Fluent 62.16。 一般来说, Fluent和 Gambit的安装推荐使用默认安装设置。当按照以上的安装步骤安 装完毕以后,还要对 Fluent和 Gambit的环境变量进行设置。 “开始”→“程序”→ Fluent Inc products→ Fluent6.216→ Set environment,单击Set environment,就会进入如图1-3所示的对话框。单击“是”按钮就设置好了 Fluent的环境 变量。 Fluent Inc. Environment The following sodifiestiens ill b+ sads te your environment: FLUENT INCE<: \fluent FATH ppanded with e: \fluent ine\ntbin\nt66 Modi fy sawifanmsht? 是香」 图1-3系统提示设置 Fluent的环境变量 选择“开始”→“程序”→ Fluent Inc products-→ Gambit2.2.30→ Set environment,单击 Set environment,进入如图1-4所示的对话框,单击“是”按钮就设置好了 Gambit的环境 变量。另外,注意以上两种环境变量设置好后需要重启系统,否则仍会提示找不到环境 变量 第1章 Fluent概述 FIment Ine. Enviroment The fel1 wine sadifiesuinnt wi br有 ade ta eer amir经 DLT出k直L PATH appended i th e: \aunt incathitint86 Wadi fr envirarsnt? 如香 图14系统提示设置 Gambit的环境变量 132 Fluent软件包的运行 Fluent的运行:按照路径“开始”→“程序”→ Fluent Inc products→ Fluent6.2.16→ Fluent 6.2.16,或者利用桌面的快捷方式。 Gambit的运行:先运行命令提示符,输入 gambit,回车就可以启动 Gambit,如图1-5 所示 运行 P区 …的 打开Q)题 图1-5 Gambit的运行 如果在 Gambit的使用过程中非正常退出,下次运行就会出现不能打开 Gambit的现象, 此时进入C: Documents and settingsxxx把·lok文件删除即可,其中xx是用户名。 另外,在运行 Fluent:软件包时,会经常遇到以下形式的文件。 jou文件:日志文档,可以编辑运行。 dbs文件: Gambit工作文件,若想修改网格,可以打开这个文件进行再编辑。 msh文件: Gambit?输出的网格文件。 cas文件:是msh文件经过 Fluent处理以后得到的文件。 dat文件: Fluent计算数据结果的数据文件。 14 Fluent的简单实例 为了对 Fluent数值模拟步骤及其后处理能力有个简单的了解,下面给出一个简单的用 Fluent进行计算的实例 Fluent技术基础与应用实例 14.1实例简介 下面介绍模拟如图16所示管道内速度场的操作过程。其中,管道的宽度远远大于它 的高度,所以侧壁对整个速度场的影响比较小,可以对速度场的模拟进行简化。简化以后 的数值模拟区域如图1-7所示,这仅仅是原来管道在z=0处的XY截面,它可以看作为槽 道,其长度L=50mm,高度H=1mm。注意长宽比L/>10,这是槽道内流体充分流动的必 要条件,设槽道入口处水流速度为0.1m/s。图中的黑色圆点标志几何区域的控制点,利用 这些控制点就可以确定计算区域的几何形状,O点为坐标原点。 图16矩形截面管道示意图 出口 口 H 图1-7流体计算区域示意图 142实例分析 当利用 Fluent解决某一工程问题时,要详细考虑以下几个问题: (1)确定计算目标。从CFD模型中需要得到什么样的结果(速度场、温度场等)?从模 型中需要得到什么样的精度? (2)选择计算模型。所遇到的问题是否能够简化?计算区域如何界定?使用什么样的 边界条件?什么类型的网格拓扑结构更加适合解决所遇到的问题? (3)确定物理模型。无粘还是有粘?层流还是湍流?定常还是非定常?可压流还是不 可压流?是否需要应用其他的物理模型? (4)确定解的程序。是否使用默认解的格式与参数值?采用哪一种求解格式可以加快 收敛?估计得到收敛解需要的时间? 14.3实例操作步骤 前面提到的槽道问题是简单的二维问题,流动为层流,无热传导,不需考虑其他特殊 第1章 Fluent概述 的物理模型。 对于这个问题,首先用 Gambit画出计算区域,并对计算区域进行离散,再对边界条件 类型进行指定,得到相应问题的计算模型。然后利用 Fluent求解器对模型进行求解。最后 用 Tecplot对感兴趣的结果进行处理,得到需要的图表或图片。 1.利用 Gambit建立计算区域和指定边界条件类型 步骤1:文件的创建及其求解器的选择 (1)启动 Gambit软件 Gambit设置好环境变量以后,可以选择“开始”→“运行”打开如图1-8所示的对话 框,单击“确定”按钮。接着又会弹出如图1-9所示的对话框,单击Run按钮可以启动 Gambit 软件,它的窗口布局如图1-10所示。 P Woding Distan CAEcum击 ar1的 打开Q [牌[ 图1-8启动 Gambit 图19 Gambit Startup对话框 国1图/新1D,d有为主 ‖ 回回回回 图1-10 Gambit窗口的布局 Fluent技术基础与应用实例 (2)建立新文件 选择File→New打开如图1-11所示的文件创建对话框。 Create Hew Session ID: a Save current session Accept 图1-11建立新文件 在ID文本框中输入 channel作为 Gambit要创建的文件名。Tile是对这个文件的描述, 可以随意填写。需要注意的是,要选中 Save current session复选框(呈现红色)才可以创建新 文件。然后单击 Accept按钮,出现如图1-12所示的关于确认保存文件对话框。
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