1、【精品文檔】如有侵權，請聯系網站刪除，僅供學習與交流FLUENT軟件介紹文稿.精品文檔.FLUENT軟件介紹文稿第十一小組第一章 Fluent軟件介紹FLUENT軟件是目前市場上最流行的CFD軟件，它在美國的市場占有率達到60%。FLUENT在中國也是得到最廣泛使用的CFD軟件。它用數值方法模擬一個流場包括網格劃分、選擇計算方法、選擇物理模型、設定邊界條件、設定材料屬性和對計算結果進行后處理幾大部分。1.1fluent軟件基本情況1.1.1 fluent軟件網格劃分技術在使用商用CFD軟件的工作中，網格劃分需要的時間長，其能力的高低是決定了工作效率。FLUENT軟件采用非結構網格與適應性網格相

2、結合的方式進行網格劃分。與結構化網格和分塊結構網格相比，非結構網格劃分便于處理復雜外形的網格劃分，而適應性網格則便于計算流場參數變化劇烈、梯度很大的流動，同時這種劃分方式也便于網格的細化或粗化，使得網格劃分更加靈活、簡便。它可以劃分二維的三角形和四邊形網格，三維的四面體網格、六面體網格、金字塔型網格、楔型網格以及由上述網格類型構成的混合型網格。1.1.2前處理gambit軟件Fluent6.0Fluent5.5&4.5FidapPolyflowMixsimIcepack通用軟件專用軟件 fluent軟件基本組成Gambit前處理器（幾何網格的生成）Fluent4.5基于結構化網格的通用

3、CFD求解器Fluent6.0基于非結構化網格的通用CFD求解器Fidap基于有限元方法的通用CFD求解器Polyflow針對粘彈性流動的專用CFD求解器Mixsim針對攪拌混合問題的專用CFD軟件Icepak專用的熱控分析CFD軟件1.1.3 fluent適用領域（1）任意復雜外形的二維/三維流動（2）可壓、不可壓流（3）定常、非定常流 （4）無粘流、層流和湍流 （5）頓、非牛頓流體流動 （6）對流傳熱包括自然對流和強迫對流（7）熱傳導和對流傳熱相耦合的傳熱計算 （8）輻射傳熱計算 （9）慣性、靜止、坐標、非慣性旋轉坐標下中流場計算 （10）多層次移動參考系問題 （11）化學組元混合與反應計

4、算（12）源項體積任意變化的計算 （13）顆粒、水滴和氣泡等彌散相的軌跡計算（14）多孔介質流動計算 （15）用一維模型計算風扇和換熱器的性能。 （16）兩相流（17）復雜表面問題中帶自由面流動的計算1.1.4系統要求 硬件要求 （1）CPU采用Intel的奔騰系列或AMD的Athlon系列CPU。 （2）顯示卡分辨率為1024x768或更高，顏色最低要求256色，推薦使16位 或24位真彩色。 （3）內存最低128兆內存，推薦使用512兆以上的內存。 （4）鼠標：推薦使用三鍵鼠標，FLUENT中有些操作需要鼠標中鍵。 （5）光驅：最低需要CD-ROM，FLUENT需要光盤安裝。（6）網卡：需

5、要安裝以太網卡，FLUENT需要網絡驗證。 （7）硬盤：FLUENT需要400兆，GAMBIT需要55兆，EXCEED需要105兆，TECPLOT需要30兆，一共需要590兆硬盤空間。如果需要使用用戶定義函數UDF編譯功能還需要安裝微軟的Visual C+至少需要200兆硬盤空間，再加上為計算項目預留空間，所以推薦在硬盤上預留5G以上的硬盤空間用于FLUENT計算。 軟件要求 （1）操作系統：UNIX、LINUX、WINDOWS 2000/XP等等。 （2）網絡協議:安裝TCP/IP協議。 （3）編譯環境:如果使用UDF編譯功能,需要安裝Visual C+標準版,最低要求是采用“最小安裝”設置

6、。 （4）EXCEED X server GAMBIT運行需要此環境，如果在GAMBIT中使用 OpenGL圖形模式，則需要安裝EXCEED 3D。EXCEED 3D需要單獨從EXCEED開發商Hummingbird軟件公司購買。第二章 CFD前置處理器GambitGAMBIT軟件是面向CFD的前處理器軟件，它包含全面的幾何建模能力和功能強大的網格劃分工具，可以劃分出包含邊界層等CFD特殊要求的高質量的網格。GAMBIT可以生成FLUENT5、FLUENT4.5、FIDAP、POLYFLOW等求解器所需要的網格。Gambit軟件將功能強大的幾何建模能力和靈活易用的網格生成技術集成在一起。使用G

7、ambit軟件，將大大減小CFD應用過程中，建立幾何模型和流場和劃分網格所需要的時間。用戶可以直接使用Gambit軟件建立復雜的實體模型，也可以從主流的CAD/CAE系統中直接讀入數據。Gambit軟件高度自動化，所生成的網格可以是非結構化的，也可以是多種類型組成的混合網格。 Gambit用戶界面 1、GAMBIT的幾何造型:Gambit軟件包含了一整套易于使用的工具，可以快速地建立幾何模型。另外，Gambit軟件在讀入其它CAD/CAE網格數據時，可以自動完成幾何清理(即清除重合的點、線、面)和進行幾何修正1.1 點的生成通過直接輸入坐標值來建立幾何點，輸入坐標時即可以使用笛卡爾坐標系，也可

8、以使用柱坐標系。或者在一條曲線上生成點，將來可以用這點斷開曲線。1.2 面的生成通過三點一張平行四邊形的平面。通過空間的點生成一張曲面。 通過空間的一組曲線生成一張放樣曲面。 通過兩組曲線生成一張曲面 通過構成封閉回路的曲線生成一張曲面。 通過繞以選定軸旋轉一條曲線生成一張回轉曲面。 根據給定的路徑何輪廓曲線生成掃掠曲面。通過三點一張平行四邊形的平面。通過空間的點生成一張曲面。 通過空間的一組曲線生成一張放樣曲面。 通過兩組曲線生成一張曲面 通過構成封閉回路的曲線生成一張曲面。 通過繞以選定軸旋轉一條曲線

9、生成一張回轉曲面。 根據給定的路徑何輪廓曲線生成掃掠曲面。1.3生成幾何實體把現有曲面縫合為一個實體。把一個斷面圖繞一個軸旋轉 生成回轉體。沿給定的路徑掃掠一個斷面，得到一個掃掠體。2、 GAMBIT的通用功能2.1布爾運算Unite取兩個面或兩個的體的并集作為一個新的面和實體Subtract從一個面或體上減去一個面或體得到一個新的面或體。Intersect 取兩個面或體的交集為新的面或實體。2.2移動和拷貝 move/copy將所選擇的幾何移動或拷貝到新位置。共有四種方式：Translate(平移) 、Scale(比例) 、Reflect(鏡像)、Rotate(旋轉)2.

10、3分裂與合并split 可以用一個面把另一個面分裂為兩個面。也可以用一個體把另一個體分裂為兩個體。Merge把兩個面合并為一個面，或把兩個體合并為一個體。2.4連接與解除連接Connect把完全重合的點、線、面合并。當處于Connect狀態時，相鄰幾何網格連續；Disconnrct 解除這種連接。當處于 Disconnrct狀態時，允許相鄰幾何劃分出不連續的網格。FLUENT5允許使用不連續的網格。2.5   Undo和刪除撤銷上一條命令，在GAMBIT中UNDO沒有級數限制。 刪除相應的對象，如點、線、面、體、網格。3、網格生成Gambit軟件提供了功能強大、靈活易用的網格劃分工具

11、，可以劃分出滿足CFD特殊需要的網格3.1 生成線網格 在線上生成網格，作為將在面上劃分網格的網格種子，允許用戶詳細的控制在線上節點的分布規律，Gambit提供了滿足CFD計算特殊需要的五種預定義的節點分布規律。3.2生成面網格對于平面及軸對稱流動問題，只需要生成面網格。對于三維問題，也可以先劃分面網格，作為進一步劃分體網格的網格的網格種子。3.3邊界層網格 CFD計算對計算網格有特殊的要求，一是考慮到近壁粘性效應采用較密的貼體網格，二是網格的疏密程度與流場參數的變化梯度大體一致。對于面網格，可以設置平行于給定邊的邊界層網格，可以指定第二層與第一層的間距比，及總的層數。對于體網格，也

12、可以設置垂直于壁面方向的邊界層，從而可以劃分出高質量的貼體網格。而其它通用的CAE前處理器主要是根據結構強度分析的需要而設計的，在結構分析中不存在邊界層問題，因而采用這種工具生成的網格難以滿足CFD計算要求，而Gambit軟件解決了這個特殊要求。4、Gambit 的可視化網格檢查技術和網格輸出功能可以直觀的顯示網格質量，用戶可以瀏覽單元畸變、扭曲、網格過度、光滑性等質量參數，可以根據需要細化和優化網格，從而保證CFD的計算網格，用戶可以直接在幾何圖形上施加流動的邊界條件，不需要在網格上進行操作。5、CAD/CAE接口Gambit軟件可以直接存取主流的CAD/CAE系統的網格數據并支持標準的數據

13、交換格式。5.1 Gambit軟件支持以下CAD軟件幾何接口：ACIS、Pro/engineer VRML 、Optegra Visulizer 、IDEAS FTL 、IGES、STL、Gambit5.2 CAE接口ANSYS、NASTRAN、PATRAN、FIDAP、GAMBIT第三章 專用的CFD求解器fluentFluent6 軟件是由Uns 和Rampant 軟件升級而來，Fluent6包含了二者的全部功能，并且增加了耦合隱式算法，適用于低速不可壓流動、跨音速流動乃至可壓縮性強的超音速和高超聲速流動等各種復雜的流場。FLUENT豐富的物理模型使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流、

14、化學反應、多相流等其它復雜的流動現象。1、基本功能  二維平面流動，二維軸對稱流動，和三維流動 ¨       定常或非定常流動分析 ¨       亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速流動 ¨       層流、轉捩和湍流 ¨       牛頓流或非牛頓流 ¨   

15、60;   傳熱，包括自然對流、強迫對流和混合對流，固體/流體耦合傳熱，輻射和運動固體的熱傳導 ¨       化學組分的混合和化學反應，包括燃燒子模型和表面沉積反應模型 ¨     自由表面和多相流（包括氣-液、氣-固和液-固） ¨      離散相（粒子/液滴/氣泡）的拉格朗日軌跡計算，包括與連續相的耦合 ¨    

16、0;  融熔/凝固的相變模型 ¨       多孔介質模型，具有各向異性的滲透性、慣性阻尼、固體熱傳導和多孔表面的壓力跳躍條件 ¨       風扇、泵、輻射器和熱交換器等的集總參數模型 ¨       慣性或非慣性坐標系 ¨       多種參考系和滑動網格 2、網格性能四邊形、三角形、六面體、四面體、棱形

17、、金字塔形網格 ¨       允許非保形（不連續）的網格界面重疊 ¨       接受以下軟件產生的網格GAMBIT、GeoMesh、TGrid、preBFC、ICEM/CFD、I-DEAS、PATRAN、NASTRAN、ANSYS、Pro/ENGINEER、STL、PLOT3D和其它軟件 ¨       動態、自適應網格技術有： Ø   

18、60;   三角形和四面體網格保形適應 Ø       懸掛節點適應和所有類型網格的嵌套 ¨       用戶指定區域的網格細化和采用求解變量、導出變量（例如Y+，離壁距離）和用戶自定義物理量的自適應網格細化 ¨       細化網格后流場變量自動插值 ¨       網格粗化 ¨

19、0;      網格光順及改進工具 ¨       網格處理功能（比例縮放、平移、合并、分裂） ¨       混合網格生成 3、數值方法  FLUENT6.0提供了三種求解方法。FLUENT6.0中的求解器有以下特征：   ¨       完全非結構化網格的有限體積法 ¨   

20、    適用于所有速度范圍 ¨       動態內存分配 ¨       單、雙精度運算 4、非耦合的求解方法（FLUENT/UNS4.2的發展）¨ 基于壓力修正的非耦合求解算法，包括SIMPLE、SIMPLEC和PISO ¨       多種離散格式，包括一階迎風格式、冪次律格式、二階迎風格式和QUICK 格式 ¨  

21、;     一階和二階隱式時間離散格式 ¨       包括PRESTO線性插值、二次插值和體積力加權插值的壓力插值格式 ¨       體積力隱式處理 ¨       采用V形、W形、F形和拐折循環求解線性代數多重網格方程，高斯-賽德爾松弛法 5、耦合求解方法（RAMPANT 4.2的發展） ¨   

22、60;   不可壓和混合區域流動的預處理 ¨       所有流場平均量的耦合求解 ¨       湍流、輻射和用戶自定義標量輸運方程的非耦合求解 ¨       包括一階和二階迎風格式的離散格式 ¨       顯、隱式的一階、二階時間離散格式   顯式格式 ² &#

23、160;    多步龍格-庫塔時間步進算法 ²     全近似格式多重網格、當地時間步長和隱式殘差光順收斂加速 ²      顯式統一時間步長的時間-精度解  隱式格式 ²      所有通量和源項的完全牛頓形式線性化 ²      V形和F形循環求解代數多重網格、塊矩陣線性方程，高斯-賽德爾松弛法6、 湍流模型 &#

24、160;¨       Spalart-Allmaras的一方程（渦粘性輸）運模型 ¨       包括標準的k-e模型，Realizable k-e模型和RNG k-e模型的k-e模型 ¨       浮力和壓縮效應的k-e子模型 ¨       應用于旋流，低雷諾數效應和對Prandtle/Schmidt數的解析式

25、的對K，e，能量和組元的RNG子模型 ¨       包括壁面反射模型和線性或二次壓力-應變模型的雷諾應力模型 ¨       對大渦模擬的亞格子應力模型 ¨       包括標準壁面函數，非平衡、對壓力梯度敏感的壁面函數、k-e模型和RSM的兩層模型等的不同近壁模型 7、 邊界條件 ¨       多種流動

26、入口/出口條件有： Ø       以笛卡爾坐標或圓柱坐標或極坐標表示的入口速度分量的大小和方向，法向速度的大小及用戶自定義的當地坐標分量 Ø       入口質量通量 Ø       入口靜壓和總壓，法向或指定的速度方向 Ø       多組分系統的入口質量組分 Ø   

27、60;   入口靜溫和總溫 Ø       入口湍流強度和耗散率（用湍流強度、長度尺度、水力學直徑和粘性比輸入） Ø       出口靜壓 ¨       充分發展管流的出口流動邊界條件（Outflow） ¨       質量流出 ¨    

28、0;  進氣/排氣扇 ¨       進風口/出風口 ¨       壁面邊界，指定為： Ø       以笛卡爾坐標表示的旋轉速度和切向速度分量 Ø       包括滑移條件的剪切率 Ø       用熱通量，溫度，外部對流，輻射以及混合

29、條件表示的熱邊界條件 Ø       選擇包括壁面粗糙度效應的湍流壁面函數的剪應力計算 ¨       兩側壁面耦合和指定熱阻的熱傳導條件 ¨       對于平均和湍流參數的入口空間刨面或壁面邊界條件 ¨       風扇特性曲線函數 ¨      

30、; 通過體積源項確定的入口亞格子尺度 ¨       對稱、旋轉周期性和移動周期性邊界 ¨       軸線邊界條件 ¨       在流線周期邊界條件中指定質量流率（流動和熱交換） ¨       在周期性邊界條件中指定壓降  8、 介質物性 ¨   

31、60;   常量或可變的物性，包括溫度和本構關系（可輸入數據或分段的多項式） ¨       包括標準流體和固體介質物（用戶可修補）性的數據庫： Ø       標準反應機理、化學組分混合、熱力學和動力學性質 Ø       標準固體、液體、液體燃料和煤的粒子/液滴數據 ¨       根據理想氣體

32、規律或溫度相關的多項式規律計算流體密度，包括有浮力流動中密度的Boussinesq處理 ¨       用溫度的多項式或冪次律或Sutherland公式的流體粘性計算 ¨       非牛頓流模型，包括冪次律流體，Carreau流，或與溫度相關的用戶自定義規律 ¨       在固體區域內的與溫度相關的熱容與熱傳導 ¨     

33、  各向異性的熱傳導 ¨       冷卻劑和碳氫的真實氣體模型 ¨       用戶自定義的物性參數輸入 9、 用戶定義函數 ¨    解釋（在運行時編譯）和編譯事先編譯，在運行時連接）選項 ¨    在連續、動量、能量、組分和體積組分輸運方程的體積源項的指定 ¨     表面和體積反應速度 ¨ 

34、  用戶物性的定義 ¨   用戶的邊界條件和初始化條件 ¨   用戶定義的標量輸運方程 ¨    用戶自定義的后處理變量的生成 ¨     用戶指定輻射模型的散射相函數 ¨      離散相模型的體積力、阻力和源項 10、 并行處理 ¨       共享存貯系統（如Windows NT、SGI、HP

35、、DEC、Sun和Cray多處理器）的并行處理 ¨       分布式存貯系統（如IBM SP-2、Cray T3D/E等）和工作站網絡的并行處理 ¨     基于網格劃分方法（如METIS）的區域分解法 ¨       基于LSF第三方軟件的載荷平衡功能 ¨       通過庫的自動優化信息分配 11、 界面、圖形后處理和報告

36、 ¨       多任務處理和遠程遞交運行的客戶-服務器結構 ¨       全交互式圖形和文本式用戶界面 ¨      宏語言和文本形式 ¨       診斷和錯誤檢測 ¨       網格檢驗（有效性、質量、大小）、合并、分開和重新排序功能 ¨       啟動、求解和后處理的動態控制 ¨       解算器和物理模型的報告 ¨       靈活的單位制規定（SI單位、英制單位、單一/混合單位） ¨       動態中斷和重新計算 ¨