文档介绍：声明
1. 本文为清洁能源技术论坛在搜集网上已有资源基础上,组织网友翻译第 21、
24 章,最终整理而成的;
2. 本文写作的目的仅在于为教育与科研领域从事 FLUENT 使用或研究的人员提
供帮助,无任何商业目的;
3. 对本文在教育与科研领域的转移、存储、复制,本文作者不提供基于任何商
业目的或有损于原文版权所有者的利益、形象等权益的帮助或便利;
4. 若对译文的发布有异议,请与清洁能源论坛联系。
第一章开始
赵玉新(国防科技大学航天学院)
注意:此文只用于流体力学的教学和科学研究,如若涉及到版权问题请于本人联系。
本章对 FLUENT 做了大致的介绍,其中包括:FLUENT 的计算能力,解决问题时的指
导,选择解的形式。为了便于理解,我们在本章演示了一个简单的例子,该例子的网格文件
在安装光盘中已准备好。
引言
FLUENT 是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完
全的网格灵活性,你可以使用非结构网格,例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六
面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你
根据解的具体情况对网格进行修改(细化/粗化)。
对于大梯度区域,如自由剪切层和边界层,为了非常准确的预测流动,自适应网格是非
常有用的。与结构网格和块结构网格相比,这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要
的时间。对于给定精度,解适应细化方法使网格细化方法变得很简单,并且减少了计算量。
其原因在于:网格细化仅限于那些需要更多网格的解域。
FLUENT 是用 C 语言写的,因此具有很大的灵活性与能力。因此,动态内存分配,高
效数据结构,灵活的解控制都是可能的。除此之外,为了高效的执行,交互的控制,以及灵
活的适应各种机器与操作系统,FLUENT 使用 client/server 结构,因此它允许同时在用户桌
面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。
在 FLUENT 中,解的计算与显示可以通过交互界面,菜单界面来完成。用户界面是通
过 Scheme 语言及 LISP dialect 写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优
化界面。
程序结构
该 FLUENT 光盘包括:FLUENT 解算器;prePDF,模拟 PDF 燃烧的程序;GAMBIT, 几
何图形模拟以及网格生成的预处理程序;TGrid, 可以从已有边界网格中生成体网格的附加
前处理程序;filters (translators)从 CAD/CAE 软件如:ANSYS,I-DEAS,NASTRAN,PATRAN
等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意:在 Fluent
使用手册中"grid" 和"mesh"是具有相同所指的两个单词
图一:基本程序结构
我们可以用 GAMBIT 产生所需的几何结构以及网格(如想了解得更多可以参考
GAMBIT 的帮助文件,具体的帮助文件在本光盘中有,也可以在互联网上找到),也可以在
已知边界网格(由 GAMBIT 或者第三方 CAD/CAE 软件产生的)中用 Tgrid 产生三角网格,
四面体网格或者混合网格,详情请见 Tgrid 用户手册。也可能用其他软件产生 FLUENT 所
需要的网格,比如 ANSYS(Swanson Analysis Systems, Inc.) 、 I-DEAS (SDRC); 或者
MSC/ARIES,MSC/PATRAN 以及 MSC/NASTRAN (都是 eal-Schwendler 公司的软件)。
与其他 CAD/CAE 软件的界面可能根据用户的需要酌情发展,但是大多数 CAD/CAE 软件都
可以产生上述格式的网格。
一旦网格被读入 FLUENT,剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括,边界
条件的设定,流体物性的设定,解的执行,网格的优化,结果的查看与后处理。
PreBFC 和 GeoMesh 是 FLUENT 前处理器的名字,在使用 GAMBIT 之前将会用到它们。
对于那些还在使用这两个软件的人来说,在本手册中,你可以参考 preBFC 和 GeoMesh 的
详细介绍。
本程序的能力
FLUENT 解算器有如下模拟能力:
用非结构自适应网格模拟 2D 或者 3D 流场,它所使用的非结构网格主要有三角形/五边
形、四边形/五边形,或者混合网格,其中混合网格有棱柱形和金字塔形。(一致网格和
悬挂节点网格都可以)
不可压或可压流动
定常状态或者过渡分析
无粘,层流和湍流
牛顿流或者非牛顿流
对流热传导,包括自然对流