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文檔簡介

1、實用標準文檔4月1日寫給 Fluent 新手 ( 續)31 數值模擬過程中, 什么情況下出現偽擴散的情況?以及對于偽擴散在數值模 擬過程中如何避免?假擴散( false diffusion )的含義:基本含義:由于對流擴散方程中一階導數項的離散格式的截斷誤差小于二階而 引起較大數值計算誤差的現象。 有的文獻中將人工粘性 ( artificial viscosity )或 數值粘性( numerical viscosity )視為它的同義詞。拓寬含義:現在通常把以下三種原因引起的數值計算誤差都歸在假擴散的名稱下1. 非穩態項或對流項采用一階截差的格式 ;2. 流動方向與網格線呈傾斜交叉 (多維問

2、題 );3. 建立差分格式時沒有考慮到非常數的源項的影響。克服或減輕假擴散的格式或方法,為克服或減輕數值計算中的假擴散 (包括流向擴散及交叉擴散 )誤差,應當:1. 采用截差階數較高的格式;2. 減輕流線與網格線之間的傾斜交叉現象或在構造格式時考慮到來流方向的影 響。3. 至于非常數源項的問題,目前文獻中,還沒有為克服這種影響而專門構造的 格式,但是高階格式顯然對減輕其影響是有利的。32 FLUENT 輪廓( contour )顯示過程中,有時候標準輪廓線顯示通常不能精 確地顯示其細節,特別是對于封閉的 3D 物體(如柱體),其原因是什么?如何 解決?FLUENT 等高線( contour )

3、顯示過程中,可以通過調節顯示的水平等級來調節 其顯示細節, Levels. 最大值允許設置為 100.對于封閉的 3D 物體,可以通過建 立 Surface ,監視 Surface 上的量來顯示計算結果。或者計算之后將結果導入到 Tecplot 中,作切片圖顯示。33 如果采用非穩態計算完畢后,如何才能更形象地顯示出動態的效果圖? 對于非定常計算,可以通過創建動畫來形象地顯示出動態的效果圖。 Solve-Animate-Define. ,具體操作請參考 Fluent 用戶手冊。34 在 FLUENT 的學習過程中,通常會涉及幾個壓力的概念,比如壓力是相對 值還是絕對值?參考壓力有何作用?如何設

4、置和利用它?GAUGE PRESSURE 就是靜壓。GAUGE total PRESSURE 是總壓。這里需要強調一下 Gauge 為名義值,什么意思呢?如果,INITIAL Gauge PRESSURE = 0那么 GAUGE PRESSURE 就是實際的靜壓 Pinf 。GAUGE total PRESSURE 是實際的總壓 Pt。如果 INITIAL Gauge PRESSURE 不等于零GAUGE PRESSURE = Pi nf -INITIAL Gauge PRESSUREGAUGE total PRESSURE = Pt - INITIAL Gauge PRESSURE35 在

5、FLUENT 結果的后處理過程中,如何將美觀漂亮的定性分析的效果圖和 定量分析示意圖插入到論文中來說明問題?三種方法來得到用于插入到論文的圖片:1. 在 Fluent 中顯示你想得到的效果圖的窗口,可以直接在任務欄中右鍵該窗口 將其復制到剪貼板,保存;或者打印到文件,保存。2. 在 Fluent 中,在你想要保存相關窗口的效果圖時,首先激活效果圖監視窗口, 就是用鼠標左鍵監視窗口, 然后在 Fluent 中操作, Fluent-File-Hardcopy. 選擇好你想要的圖片格式,然后就可以保存了3. 將計算結果或者相關數據導入到 Tecplot 中,然后作出你想要的效果圖, 這種 方法得出的

6、圖片,個人感覺比 Fluent 得到的圖片美觀簡潔大方36 在 DPM 模型中,粒子軌跡能表示粒子在計算域內的行程,如何顯示單一粒 徑粒子的軌道(如 20 微米的粒子)?首先選擇 DMP 模型,在 set injection properties 面板中,選擇 injection type 的類型為 single,然后設置初始條件,如位置( x,y,z), 速度,直徑(如 20 微米的粒子),溫度,質量流率等!設定完成后, 你就可以行迭代了。 等氣相和離散相收斂以后, 你就可以追蹤粒 子軌跡。在 display 中打開 particle tracks 面板進行操作!37 在 FLUENT 定義

7、速度入口時,速度入口的適用范圍是什么?湍流參數的定 義方法有哪些?各自有什么不同?速度入口的邊界條件適用于不可壓流動, 需要給定進口速度以及需要計算的所有 標量值。速度入口邊界條件不適合可壓縮流動, 否則入口邊界條件會使入口處的 總溫或總壓有一定的波動。關于湍流參數的定義方法,根據所選擇的湍流模型的不同有不同的湍流參數組合,具體可以參考 Fluent 用戶手冊的相關章節,也可以參考王福軍的書計算流體動力學分析 CFD 軟件原理與應用的第 214-216 頁,38 在計算完成后, 如何顯示某一斷面上的溫度值?如何得到速度矢量圖?如何 得到流線?這些都可以用 tecplot 來處理 將 fluen

8、t 計算的 date 和 case 文件倒入到 tecplot 中 斷面可以做切片速度矢量圖流線圖 直接就可以選擇相應選項來查看39 分離式求解器和耦合式求解器的適用場合是什么?分析兩種求解器在計算 效率與精度方面的區別分離式求解器以前主要用于不可壓縮流動和微可壓流動, 而耦合式求解器用于高速可壓流動。現在,兩種求解器都適用于從不可壓到高速可壓的很大范圍的流動, 但總的來講,當計算高速可壓流動時,耦合式求解器比分離式求解器更有優勢。Fluent 默認使用分離式求解器,但是,對于高速可壓流動,由強體積力 (如浮力 或者旋轉力 )導致的強耦合流動,或者在非常精細的網格上求解的流動,需要考 慮耦合式

9、求解器。耦合式求解器耦合了流動和能量方程,常常很快便可以收斂。耦合式求解器所需要的內存約是分離式求解器的 1.5 到 2 倍,選擇時可以根據這 一情況來權衡利弊。 在需要耦合隱式的時候, 如果計算機內存不夠, 就可以采用 分離式或耦合顯式。 耦合顯式雖然也耦合了流動和能量方程, 但是它還是比耦合 隱式需要的內存少,當然它的收斂性也相應差一些。需要注意的是, 在分離式求解器中提供的幾個物理模型, 在耦合式求解器中是沒 有的。這些物理模型包括: 流體體積模型 (VOF) ,多項混合模型, 歐拉混合模型, PDF 燃燒模型,預混合燃燒模型,部分預混合燃燒模型,煙灰和 NOx 模型, Rosselan

10、d 輻射模型,熔化和凝固等相變模型,指定質量流量的周期流動模型, 周期性熱傳導模型和殼傳導模型等。而下列物理模型只在耦合式求解器中有效, 在分離式求解器中無效: 理想氣體模 型,用戶定義的理想氣體模型, NIST 理想氣體模型,非反射邊界條件和用于層 流火焰的化學模型。43 FLUENT 中常用的文件格式類型: dbs ,msh ,cas,dat ,trn ,jou , profile 等有什么用處?在 Gambit 目錄中,有三個文件,分別是 default_id.dbs ,jou , trn 文件,對 Gambit 運行 save ,將會在工作目錄下保存這三個文件: default_id.

11、dbs , default_id.jou ,default_id.trn 。jou 文件是 gambit 命令記錄文件,可以通過運行 jou 文件來批處理 gambit 命 令;dbs 文件是 gambit 默認的儲存幾何體和網格數據的文件;trn 文件是記錄 gambit 命令顯示窗( transcript )信息的文件;msh 文件可以在 gambit 劃分網格和設置好邊界條件之后 export 中選擇 msh 文件輸出格式,該文件可以被 fluent 求解器讀取。Case 文件包括網格,邊界條件,解的參數,用戶界面和圖形環境。Data 文件包含每個網格單元的流動值以及收斂的歷史紀錄(殘差

12、值)。 Fluent 自動保存文件類型,默認為 date 和 case 文件Profile 文件邊界輪廓用于指定求解域的邊界區域的流動條件。例如,它們可以 用于指定入口平面的速度場。讀入輪廓文件, 點擊菜單 File/Read/Profile. 彈出選擇文件對話框, 你就可以讀 入邊界輪廓文件了。寫入輪廓文件, 你也可以在指定邊界或者表面的條件上創建輪廓文件。 例如:你 可以在一個算例的出口條件中創建一個輪廓文件, 然后在其它算例中讀入該輪廓 文件,并使用出口輪廓作為新算例的入口輪廓。 要寫一個輪廓文件, 你需要使用Write Profile 面板(Figure 1),菜單:File/Writ

13、e/Profile44 在計算區域內的某一個面( 2D )或一個體( 3D )內定義體積熱源或組分質 量源。如何把這個 zone 定義出來?而且這個 zone 仍然是流體流動的。在 gambit 中先將需要的 zone 定義出來,對于要隨流體流動我覺得這個可以用 動網格來處理 在動網格設置界面 將這個隨流體流動的 zone 設置成剛體 這 樣既可以作為 zone 不影響流體流通 也可以隨流體流動 只是其運動的 udf 不 好定義 最好根據其流動規律編動網格 udf46 如何選擇單、雙精度解算器的選擇Fluent 的單雙精度求解器適合于所有的計算平臺,在大多數情況下,單精度求 解器就能很好地滿足

14、計算精度要求,且計算量小。但在有些情況下推薦使用雙精度求解器:1, 如果幾何體包含完全不同的尺度特征(如一個長而壁薄的管),用雙精度 的;2, 如果模型中存在通過小直徑管道相連的多個封閉區域,不同區域之間存在 很大的壓差,用雙精度。3, 對于有較高的熱傳導率的問題或對于有較大的長寬比的網格,用雙精度。47 求解器為 flunet5/6 在設置邊界條件時, specify boundary types 下的 types 中有三項關于 interior ,interface ,internal 設置,在什么情況下設置相 應的條件?它們之間的區別是什么? interior 好像是把邊界設置為內容默認

15、的 一部分; interface 是兩個不同區域的邊界區,比如說離心泵的葉輪旋轉區和葉 輪出口的交界面; internal ;請問以上三種每個的功能?最好能舉一兩個例子說 明一下,因為這三個都是內部條件吧,好像用的很多。interface,interior,internal boundary 區別?在 Fluent 中, Interface 意思為“交接面”,主要用途有三個:多重坐標系模型 中靜態區域與運動區域之間的交接面的定義; 滑移網格交接處的交接面定義, 例 如:兩車交會,轉子與定子葉柵模型,等等,在 Fluent 中, interface 的交接重 合處默認為 interior ,非重

16、合處默認為 wall ;非一致網格交接處,例如:上下網 格網格間距不同等。Interior 意思為“內部的”,在 Fluent 中指計算區域。Internal 意思為“內部的”,比如說內能,內部放射率等,具體應用不太清楚。48 FLUENT 并行計算中 Flexlm 如何對多個 License 的管理?在 FLEXlm LMTOOLS Utility- config services-service name 里選好你要啟 動的軟件的配備的 service name ,然后配置好下邊的 path to the lmgrd.exe file 和 path to the license file

17、,然后 save service, 轉到 FLEXlm LMTOOLSUtility-config services-start/stop/reread 下,選中要啟動的 license ,startserver 即可49 在“ solver ”中 2D 、 axisymmetric 和 axisymmetric swirl 如何區別?對 于 2D 和 3D 各有什么適用范圍?從字面的意思很好理解 axisymmetric 和 axisymmetric swirl 的差別:axisymmetric :是軸對稱的意思,也就是關于一個坐標軸對稱, 2D 的 axisymmetric 問題仍為 2D

18、 問題。而 axisymmetric swirl :是軸對稱旋轉的意思, 就是一個區域關于一條坐標軸回 轉所產生的區域,這產生的將是一個回轉體,是 3D 的問題。在 Fluent 中使用 這個,是將一個 3D 的問題簡化為 2D 問題,減少計算量,需要注意的是,在 Fluent 中,回轉軸必須是 x 軸。50 在設置速度邊界條件時,提到了“ Velocity formulation(Absolute和Relative) ”都是指的動量方程的相對速度表示和絕對速度表示, 這兩個速度如何理解?在定義速度入口邊界條件時, Reference Frame 中有 Absolute 和 Relative

19、to Adjacent Cell Zone 的選項,關于這個, Fluent 用戶手冊上是這樣寫的:“ If the cell zone adjacent to the velocity inlet is moving, you can choose to specify relative or absolute velocities by selecting Relative to Adjacent Cell Zone or Absolute in the Reference Frame drop-down list. If the adjacent cell zone is not mov

20、ing, Absolute and Relative to Adjacent Cell Zone will be equivalent, so you need not visit the list.”如果速度入口處的單元在計算的過程中有運動發生的情況 (如果你使用了運動參 考系或者滑移網格) ,你可以選擇使用指定相對于鄰近單元區域的速度或在參考 坐標系中的絕對速度來定于入口處的速度; 如果速度入口處的相鄰單元在計算過 程中沒有發生運動,那么這兩種方法所定義的速度是等價的。Specifying Relative or Absolute VelocityIf the cell zone adja

21、cent to the wall is moving (e.g., if you are using a moving reference frame or a sliding mesh), you can choose to specify velocities relative to the zone motion by enabling the Relative to Adjacent Cell Zone option. If you choose to specify relative velocities, a velocity of zero means that the wall

22、 is stationary in the relative frame, and therefore moving at the speed of the adjacent cell zone in the absolute frame. If you choose to specify absolute velocities (by enabling the Absolute option), a velocity of zero means that the wall is stationary in the absolute frame, and therefore moving at

23、 the speed of the adjacent cell zone-but in the opposite direction-in the relative reference frame.If you are using one or more moving reference frames, sliding meshes, or mixing planes, and you want the wall to be fixed in the moving frame, it is recommended that you specify relative velocities (th

24、e default) rather than absolute velocities. Then, if you modify the speed of the adjacent cell zone, you will not need to make any changes to the wall velocities, as you would if you specified absolute velocities.Note that if the adjacent cell zone is not moving, the absolute and relative options ar

25、e equivalent.這個問題好像問的不是特別清楚,在 Fluent6.3 中,問題出現的這個 Velocity formulation(Absolute 和 Relative) 設置,應該是設置求解器時出現的選項,在 使用Pressure-based的求解器時,Flue nt允許用戶定義的速度形式有絕對的和 相對的,使用相對的速度形式是為了在 Fluent 中使用運動參考系以及滑移網格 方便定義速度, 關于這兩個速度的理解很簡單, 可以參考上面的說明; 如果使用 Density-based 的求解器,這個求解器的算法只允許統一使用絕對的速度形式。51 對于出口有回流的問題,在出口應該選用

26、什么樣的邊界條件(壓力出口邊界 條件、質量出口邊界條件等)計算效果會更好?答:給定流動出口的靜壓。 對于有回流的出口, 壓力出口邊界條件比質量出口邊 界條件邊界條件更容易收斂。壓力出口邊界條件壓力根據內部流動計算結果給定。 其它量都是根據內部流動外 推出邊界條件。該邊界條件可以處理出口有回流問題, 合理的給定出口回流條件, 有利于解決有回流出口問題的收斂困難問題。 出口回流條件需要給定:回流總 溫(如果有能量方程),湍流參數(湍流計算),回流組分質量分數(有限速率 模型模擬組分輸運),混合物質量分數及其方差( PDF 計算燃燒)。如果有回 流出現, 給的表壓將視為總壓, 所以不必給出回流壓力。

27、 回流流動方向與出口邊 界垂直。52 對于不同求解器, 離散格式的選擇應注意哪些細節?實際計算中一階迎風差 分與二階迎風差分有什么異同?離散格式對求解器性能的影響控制方程的擴散項一般采用中心差分格式離散, 而對流項則可采用多種不同的格 式進行離散。 Fluent 允許用戶為對流項選擇不同的離散格式 (注意:粘性項總是 自動地使用二階精度的離散格式 )。默認情況下,當使用分離式求解器時,所有 方程中的對流項均用一階迎風格式離散; 當使用耦合式求解器時, 流動方程使用 二階精度格式, 其他方程使用一階精度格式進行離散。 此外, 當選擇分離式求解 器時,用戶還可為壓力選擇插值方式。當流動與網格對齊時

28、, 如使用四邊形或六面體網格模擬層流流動, 使用一階精度 離散格式是可以接受的。 但當流動斜穿網格線時, 一階精度格式將產生明顯的離 散誤差(數值擴散)。因此,對于 2D 三角形及 3D 四面體網格,注意使用二階精 度格式,特別是對復雜流動更是如此。一般來講,在一階精度格式下容易收斂, 但精度較差。有時,為了加快計算速度,可先在一階精度格式下計算,然后再轉 到二階精度格式下計算。 如果使用二階精度格式遇到難于收斂的情況, 則可考慮 改換一階精度格式。對于轉動及有旋流的計算,在使用四邊形及六面體網格式,具有三階精度的QUICK 格式可能產生比二階精度更好的結果。但是,一般情況下,用二階精度 就已

29、足夠,即使使用 QUICK 格式,結果也不一定好。乘方格式 (Power-law Scheme) 一般產生與一階精度格式相同精度的結果。 中心差分格式一般只用于大 渦模擬,而且要求網格很細的情況。53 對于 FLUENT 的耦合解算器,對時間步進格式的主要控制是 Courant 數(CFL),那么Courant數對計算結果有何影響?courant number 實際上是指時間步長和空間步長的相對關系,系統自動減小 courant 數,這種情況一般出現在存在尖銳外形的計算域, 當局部的流速過大或 者壓差過大時出錯,把局部的網格加密再試一下。在 Fluent 中,用 courant number

30、來調節計算的穩定性與收斂性。一般來說, 隨著 courant number 的從小到大的變化,收斂速度逐漸加快,但是穩定性逐 漸降低。所以具體的問題,在計算的過程中,最好是把 courant number 從小 開始設置, 看看迭代殘差的收斂情況, 如果收斂速度較慢而且比較穩定的話, 可 以適當的增加 courant number 的大小,根據自己具體的問題,找出一個比較 合適的 courant number ,讓收斂速度能夠足夠的快, 而且能夠保持它的穩定性。54 在分離求解器中, FLUENT 提供了壓力速度耦和的三種方法: SIMPLE ,SIMPLEC及PISO,它們的應用有什么不同在

31、 FLUENT 中,可以使用標準 SIMPLE 算法和 SIMPLEC(SIMPLE-Consistent ) 算法,默認是 SIMPLE 算法,但是對于許多問題如果使用 SIMPLEC 可能會得到 更好的結果,尤其是可以應用增加的亞松馳迭代時,具體介紹如下:對于相對簡單的問題(如:沒有附加模型激活的層流流動),其收斂性已經被壓 力速度耦合所限制, 你通常可以用 SIMPLEC 算法很快得到收斂解。 在 SIMPLEC 中,壓力校正亞松馳因子通常設為 1.0 ,它有助于收斂。但是,在有些問題中, 將壓力校正松弛因子增加到 1.0 可能會導致不穩定。對于所有的過渡流動計算,強烈推薦使用 PISO

32、 算法鄰近校正。它允許你使用大 的時間步,而且對于動量和壓力都可以使用亞松馳因子 1.0 。對于定常狀態問題, 具有鄰近校正的 PISO 并不會比具有較好的亞松馳因子的 SIMPLE 或 SIMPLEC 好。對于具有較大扭曲網格上的定常狀態和過渡計算推薦使用 PISO 傾斜校正。當你使用 PISO 鄰近校正時,對所有方程都推薦使用亞松馳因子為 1.0 或者接近1.0 。如果你只對高度扭曲的網格使用 PISO 傾斜校正,請設定動量和壓力的亞 松馳因子之和為 1.0 比如:壓力亞松馳因子 0.3 ,動量亞松馳因子 0.7)。如果 你同時使用 PISO 的兩種校正方法,推薦參閱 PISO 鄰近校正中

33、所用的方法55 對于大多數情況, 在選擇選擇壓力插值格式時,標準格式已經足夠了, 但是 對于特定的某些模型使用其它格式有什么特別的要求?壓力插值方式的列表只在使用 Pressure-based 求解器中出現。 一般情況下可選 擇 Standard ;對于含有高回旋數的流動,高 Rayleigh 數的自然對流,高速旋 轉流動,多孔介質流動,高曲率計算區域等流動情況,選擇 PRESTO 格式;對 于可壓縮流動, 選擇 Second Order ;當然也可以選擇 Second Order 以提高精 度;對于含有大體力的流動,選擇 Body Force Weighted 。注意:Second Orde

34、r格式不可以用于多孔介質;在使用 VOF和Mixture多相 流模型時,只能使用 PRESTO或Body Force Weighted 格式。關于壓力插值格式的詳細內容,請參考 Fluent 用戶手冊57 討論在數值模擬過程中采用四面體網格計算效果好, 還是采用六面體網格更 妙呢?在 2D 中, FLUENT 可以使用三角形和四邊形單元以及它們的混合單元所構成的 網格。在 3D 中,它可以使用四面體, 六面體, 棱錐,和楔形單元所構成的網格。選擇那種類型的單元取決于你的應用。 當選擇網格類型的時候, 應當考慮以下問 題:設置時間( setup time )計算成本( computational

35、 expense )數值耗散( numerical diffusion )1. 設置時間在工程實踐中,許多流動問題都涉及到比較復雜的幾何形狀。一般來說,對 于這樣的問題, 建立結構或多塊 (是由四邊形或六面體元素組成的) 網格是極其 耗費時間的。 所以對于復雜幾何形狀的問題, 設置網格的時間是使用三角形或四 面體單元的非結構網格的主要動機。 然而,如果所使用的幾何相對比較簡單, 那 么使用哪種網格在設置時間方面可能不會有明顯的節省。如果你已經有了一個建立好的結構代碼的網格,例如 FLUENT 4 ,很明顯, 在 FLUENT 中使用這個網格比重新再生成一個網格要節省時間。這也許是你在 FLUE

36、NT 模擬中使用四邊形或六面體單元的一個非常強的動機。注意,對于從 其它代碼導入結構網格,包括 FLUENT 4 ,FLUENT 有一個篩選的范圍。2. 計算成本當幾何比較復雜或流程的長度尺度的范圍比較大的時候,可以創建是一個三 角形/四面體網格, 因為它與由四邊形 /六面體元素所組成的且與之等價的網格比較起來, 單元要少的多。 這是因為一個三角形 / 四面體網格允許單元群集在被選 擇的流動區域中,而結構四邊形 / 六面體網格一般會把單元強加到所不需要的區 域中。對于中等復雜幾何,非結構四邊形 / 六面體網格能構提供許多三角形 / 四 面體網格所能提供的優越條件。在一些情形下使用四邊形 /六面

37、體元素是比較經濟的,四邊形 / 六面體元素的 一個特點是它們允許一個比三角形 / 四面體單元大的多的縱橫比。一個三角形 / 四面體單元中的一個大的縱橫比總是會影響單元的偏斜( skewness ),而這不 是所希望的, 因為它可能妨礙計算的精確與收斂。 所以,如果你有一個相對簡單 的幾何, 在這個幾何中流動與幾何形狀吻合的很好, 例如一個瘦長管道, 你可以 運用一個高縱橫比的四邊形 / 六面體單元的網格。這個網格擁有的單元可能比三 角形 / 四面體少的多。3. 數值耗散 在多維情形中,一個錯誤的主要來源是數值耗散,術語也為偽耗散 (false diffusion) 。之所以稱為“偽耗散”是因為

38、耗散不是一個真實現象,而是它對一 個流動計算的影響近似于增加真實耗散系數的影響。關于數值耗散的觀點有:當真實耗散小,即情形出現對流受控時(即本身物理耗散比較小時),數值 的耗散是最值得注意的。關于流體流動的所有實際的數值設計包括有限數量的數值耗散。這是因為數 值耗散起于切斷錯誤,而切斷錯誤是一個表達離散形式的流體流動方程的結果。用于 FLUENT 中的二階離散方案有助于減小數值耗散對解的影響。數值耗散的總數反過來與網格的分解有關。因此,處理數值耗散的一個方法 是改進網格。當流動與網格相吻一致時,數值耗散減到最小。最后這一點與網格的選擇非常有關。很明顯,如果你選擇一個三角形 / 四面 體網格,那

39、么流動與網格總不能一致。另一方面,如果你使用一個四邊形 / 六面 體網格,這種情況也可能會發生, 但對于復雜的流動則不會。 在一個簡單流動中, 例如過一長管道的流動,你可以依靠一個四邊形 / 六面體網格以盡可能的降低數 值的耗散。在這種情形,使用一個四邊形 / 六面體網格可能有些有利條件,因為 與使用一個三角形 / 四面體單元比起來, 你將能夠使用比較少的單元而得到一個 更好的解。59 在 UDF 中 compiled 型的執行方式和 interpreted 型的執行方式有什么不同編譯型 UDF :采用與 FLUENT 本身執行命令相同的方式構建的。采用一個稱為 Makefile 的 腳本來引

40、導 c 編譯器構造一個當地目標編碼庫(目標編碼庫包含有將高級 c 語 言源代碼轉換為機器語言。)這個共享庫在運行時通過“動態加載”過程載入到 FLUENT 中。目標庫特指那些使用的計算機體系結構, 和運行的特殊 FLUENT 版 本。因此, FLUENT 版本升級,計算機操作系統改變以及在另一臺不同類型的 計算機上運行時,這個庫必須進行重構。編譯型 UDF 通過用戶界面將原代碼進行編譯,分為兩個過程。這兩個過程是: 訪問編譯 UDF 面板,從源文件第一次構建共享庫的目標文件中;然后加載共享 庫到 FLUENT 中。采用與 FLUENT 本身執行命令相同的方式構建的。采用一個稱為 Makefil

41、e 的 腳本來引導 c 編譯器構造一個當地目標編碼庫(目標編碼庫包含有將高級 c 語 言源代碼轉換為機器語言。)這個共享庫在運行時通過“動態加載”過程載入到 FLUENT 中。目標庫特指那些使用的計算機體系結構, 和運行的特殊 FLUENT 版 本。因此, FLUENT 版本升級,計算機操作系統改變以及在另一臺不同類型的 計算機上運行時,這個庫必須進行重構。編譯型 UDF 通過用戶界面將原代碼進行編譯,分為兩個過程。這兩個過程是: 訪問編譯 UDF 面板,從源文件第一次構建共享庫的目標文件中;然后加載共享 庫到 FLUENT 中。解釋型 UDF :解釋型 UDF 同樣也是通過圖形用戶界面解釋原

42、代碼,卻只有單一過程。這一過 程伴隨著運行,包含對解釋型 UDF 面板的訪問,這一面板位于源文件中的解釋 函數。在 FLUENT 內部,源代碼通過 c 編譯器被編譯為即時的、體系結構獨立的機器 語言。 UDF 調用時,機器編碼通過內部模擬器或者解釋器執行。額外層次的代 碼導致操作不利 ,但是允許解釋型 UDF 在不同計算結構,操作系統和 FLUENT 版本上很容易實現共享。如果迭代速度成為焦點時,解釋型 UDF 可以不用修改 就用編譯編碼直接運行。解釋型 UDF 使用的解釋器不需要有標準的 c 編譯器的所有功能。 特別是解釋型UDF 不含有下列 C 程序語言部分 :goto 語句聲明;無 AN

43、SI-C 語法原形; 沒有直接數據結構引用; 局部結構的聲 明;聯合函數指針;函數陣列;解釋型 UDF 與編譯型 UDF 的區別:在解釋型與編譯型 UDF 之間的主要的不同之處是很重要的, 例如當你想在 UDF 中引進新的數據結構時。解釋型不能通過直接數據引用獲得 FLUENT 解算器的 數據 ;只能間接的通過 FLUENT 預先提供的宏來獲取數據。具體請參考第 7 章。在解釋型與編譯型 UDF 之間的主要的不同之處是很重要的, 例如當你想在 UDF 中引進新的數據結構時。解釋型不能通過直接數據引用獲得 FLUENT 解算器的 數據 ;只能間接的通過 FLUENT 預先提供的宏來獲取數據。具體

44、請參考第 7 章。總結一下,當選擇寫解釋型或者編譯型 UDF 時,記住以下幾條:解釋型 UDF :對別的運行系統是可移植的,可以作為編譯型運行,不需要 c 編 譯器,比編譯型的要慢,在使用 C 程序語言時有限制,不能鏈接到編譯系統或 者用戶庫,只能通過預先提供的宏訪問 FLUENT 中存儲的數據。編譯型UDF:運行要快于解釋型UDF ,對C程序語言沒有限制,可以使用任何 ANSI-compliant c 編譯器進行編譯, 可以調用其他語言寫的函數 (特別是獨立 于系統和編譯器的),如果包含某些解釋器不能處理的 c 語言部分時用解釋型 UDF 是不行的。總之,當決定哪一類型的 udf 應用到你的

45、模型時:對小的,直接的函數用解釋型;對復雜函數使用編譯型61 FLUENT help 和 GAMBIT help 能教會我們(特別是剛入門的新手)學習什 么基本知識?答:可以了解其基本原理和基本的操作。 不過我覺得對于新手熟悉軟件最好的還 是 tutorial guide63 FLUENT 模擬飛行器外部流場,最高 MA 多少時就不準確了? MA 達到一定 的程度做模擬需注意哪些問題?答:不準確的標準是什么?沒有判斷標準就沒辦法判斷。一般來說 fluent 計算 馬赫數大于 35 之后就不是很理想了(不過相信版本越新結果越好)。計算的 時候應該從低馬赫數慢慢往上算。 比如說如果計算馬赫數是 5

46、 的話,就在馬赫數 4 的計算結果上算。另外,求解器需選擇耦合和顯式的。(對于 6.3 來說,選擇 基于密度的求解器)68 做飛機設計時,經常計算一些翼型,可是經常出現計算出來的阻力是負值, 出現負值究竟是什么原因,是網格的問題還是計算參數設置的問題? 如果這個問題對于某個人經常出現的話, 那就比較奇怪了, 阻力是負值, 難道就 是傳說中的前緣吸力現身?呵呵,只是開個玩笑:),估計肯定是計算錯了或者 是設置錯了。在飛機翼型氣動里面, 阻力主要有兩種成份: 壓差阻力和摩擦阻力。 應該是正值的。排除是計算過程的其他問題,我覺得在使用 Fluent 進行這方面的計算時,需要 注意兩個方面:1.參考值

47、的設置,也就是 Report-Reference Values.這些參考值,是用來計算Re,以及升力,阻力,力矩系數所要用到的。如果設 置不當,即使計算過程是對的,所得到的升阻力等系數也是不對的。對于 2D 翼 型仿真計算,比較容易出錯的就是里面的 Area 該寫什么,單位是平方米,這里 應該填寫翼型的弦長( Chord Length ),The area here is actually area per unit depth ;就是每單位展長的面積。2.在監視力的時候,關于力的矢量方向設置, Solve-Monitor-Force.這個矢量方向千萬不要小看,不能填錯,填錯了就可能出現阻力是

48、負值的錯誤, Fluent 之前的版本所附帶的例子, 關于 NACA0012 翼型的計算中, 這里的矢量 就設置錯了,受錯誤例子的影響, 韓占忠那本書中三角形翼型的那個例子也設置 錯誤,在書的第 112 頁的第 6 步的第( 7)小步就設置錯誤,升力系數的力方向 矢量,應該是 X=-0.087155 ,Y=0.996195 ;前面他也寫到要注意:要確保阻力 和升力分別與來流平行和垂直, 那么這兩個力矢量肯定是垂直的了, 那么這兩個 矢量的點乘就肯定等于零了;所幸的是,在 Fluent6.3 版本的例子中,這個錯誤 已經改正過來了。74 大概需要劃分 100 萬個左右的單元,且只計算穩態流動,請

49、問這樣的問題PC 機上算的了嗎?如果能算至少需要怎樣的計算機配置呢?答:一般來說,按照 1000 個節點對 1MB 內存這樣預估就差不多了,只計算穩 態流動, pc 機應該差不多了,不過因為一般的 pc 機可能在連續計算 5、6 天之 后就出現浮點運算錯誤, 所以如果計算不是很復雜, 采用的求解器和湍流模型不 是太好計算資源,應該還是可以的。如果使用 pc 機計算,建議至少采用 2GB 內存,主板最好固態電容,不易爆漿, 電源最好功率大典,應該差不多了,現在流行四核 cpu 的,可以考慮使用四核 的,這樣的配置下來也不比服務器差多少。76 GAMBIT 劃分三維網格后, 怎樣知道結點數?如何知

50、道總生成多少網格 (整 個模型)?答:個人一般是將網格讀入 fluent 后,通過 grid-info-size 來看:77在FLUENT的后處理中可以顯示一個管道的。某個標量的。圓截面平均值沿 管道軸線(中心線) 的變化曲線嗎?何顯示空間某一點的數值呀 (比如某一點溫 度)?正確的方法應該是輸入命令畫曲線命令輸入狀態下直接按回車plotc-a-a (就是 circum-average-axial)再空按回車顯示可以選擇的值(從溫度到 nusselt 數應有盡有)比如輸入 temp (溫度 )100 (軸向數據點個數 )filename.txt (文件名,隨便取)no (不知道什么, orde

51、r point )然后在 plot file 里選擇輸出就可以了另定義空間點的方法為 surface point ,輸入點的坐標或者直接在網格上標記, 然后就能在后處理時看到這個點的選項了。80 如何在 gambit 中輸入 cad 和 Pro/e 的圖形?如何將 FLUNET 的結果EXPORT 成 ANSYS 的文件?答: autocad 需要將圖形轉化為 sat 格式, pro/e 可以將文件轉化為 igse 或者 stp 格式。在 fluent 的 flie/export 中可以選擇導出 ansys 格式的文件87 courant 數:在模擬高壓的流場的時候 ,迭代的時候總是自動減小其

52、數值, 這是什么原因造成的,為什么?怎么修改?這是流場的壓力梯度較大, Fluent 自身逐步降低時間步長,防止計算發散。我 一般的處理辦法是:先將邊界條件上的壓力設置較低點, 使得壓力梯度較小一點, 等到收斂的感覺差不多,在這個基礎上,逐漸把壓力增大,這樣就不容易發散。94 把帶網格的幾個 volume ,copy 到另一處,但原來 split 的界面,現在都變 成了 wall ,怎么才能把 wall 變成內部流體呢?直接邊界面定義為 interior 即可97在udf中,U,V,W代表的速度,分別代表什么方向的,直角坐標還是柱坐標?應該是在直角坐標系中, U、V、W 分別代表是 X、Y、Z

53、 的方向98 Gambit 的網格相連問題:如果物體是由兩個相連的模型所結合,一個的網 格劃分比較密、另一個比較稀疏, 用 Gambit 有辦法將兩個網格密度不同的物體, 相連在一起嗎?請參考第 16 題答案。將兩種網格交界的地方設置成一對 interface 即可100 在 FLUENT 里定義流體的密度時,定義為不可壓理想流體是用在什么地方 呀,講義上說是用于可變密度的不可壓流動,不知如何理解?答: define/matirial 中定義。可變密度的不可壓縮流動,就是說在該流動下, 流體介質的密度可以認為不變。 比如說空氣在流速在 0.3 馬赫的情況下都可以認 為是密度不變的101 已經建

54、好的模型,想修改一些尺寸,但不知道頂點的座標,請問如何在 gambit 中顯示點的座標?答:在 gambit 中的 geometr- vortex-summarize vortices 即可顯示點的 坐標。102 在 FLUENT 模擬以后用 display 下的操作都無法顯示,不過剛開始用的是 好的,然后就不行了,為什么?答: DirectX 控制面板中的“加速”功能禁用即可103 能否同時設置進口和出口都為壓力的邊界條件?在這樣的邊界條件設置情 況下發現沒有收斂, 研究的物理模型只是知道進口和出口的壓力, 不知道怎么修 改才能使其收斂?當然可以同時設置進口和出口都為壓力的邊界條件。 如果沒

55、有收斂, 需要首先看 看求解器、湍流模型、氣體性質和邊界條件時有沒有出現 warning ;其次,還 是我上邊的帖子所說的, 對于可壓流動, 采用壓力邊界條件, 不能一下把壓力和 溫度加到所需值, 應該首先設置較低的壓力或溫度, 然后逐漸增大, 最后達到自 己所需的值。104 在 FLUENT 計算時,有時候計算時間會特別長,為了避免斷電或其它情況 影響計算, 應設置自動保存功能, 如何設置自動保存功能?在非定常計算中讀入 自動保存文件時如下出現問題:Writing F:propane16160575.cas.Error: sopenoutputfile&: unable to open fi

56、le for outputError Object: F:propane16160575.casError: Error writing F:propane16160575.cas.Error Object: #f非定常的,算了一段之后停下來, 改天繼續算的時候, 自動保存的時候出現問題, 請問如何解決?答:File-write-Autosave就可以實現自動保存。只要你在寫自動保存文件的時候,文件名另取一個就行,比如 Writing F:propane16160575_1.cas105 gambit 劃分時運動部分與靜止部分交接面:一個系統的兩塊,運動部分 與靜止部分交接部分近似認為沒有空隙

57、(無限小,雖然實際上是不可能的),假 設考慮做成一個實體, 那么似乎要一起運動或靜止; 假設分開做成兩個實體, 那 么交接處的兩個不完全重合的面要設為 WALL 還是什么呢,設成 WALL 不就不 能過流了嗎?將這一對接觸面設置成 Interface 就行了,具體請參考第 47 題的解答106 在計算模擬中, continuity 總不收斂,除了加密網格,還有別的辦法嗎? 別的條件都已經收斂了, 就差它自己了, 還有收斂的標準是什么?是不是到了一 定的尺度就能收斂了,比如 10 e5 具體的數量級就收斂了continuity 是質量殘差,具體是表示本次計算結果與上次計算結果的差別,如 果別的條

58、件收斂了,就差它。可以點 report , 打開里面 FLUX 選項,算出進口 與出口的質量流量差,看它是否小于 0.5%. 如果小于,可以判斷它收斂 .108 想把 gambit 的圖形保存成圖片,可是底色總是黑色,怎么改為白色呀 用 windows 中畫圖板的反色,好像失真很多。如何處理?答:首先點開 GAMBIT 的 EDIT 菜單,其次點 GRAPHICS, 在下拉列表中點到WINDOWS BACKGROUND COLOR BLACK 一項 在下面 VALUE 中填寫 WHITE,再點左面的 MODIFY,就可以了 .110 在分析一個轉輪時,想求得轉輪的轉矩,不知道 fluent 中有什么方法可以 提供該數據。 本來想到用葉片上面的壓力乘半徑, 然后做積分運算, 但是由于葉 片正反壁面統一定義的,即全部定義為

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