【转】Fluent你知多少?【第三期】更新完成

Fluent一直是很多工程师关心的问题,小编提别整理了一期内容叫Fluent你知多少,将一些精华的问题收入在其中,供给哪些需要用的朋友们(此内容会不断更新)!

1、在fluent中,用ICEM画六面体结构网格画了4个域,发现并行计算用多个核就老是提示内存不足,但是用一个核可以算,这到底是因为域太多的原因还是六面体结构网格本身就占内存很多的原因?

答:机器设置问题,重新连接设置。


2、在Fluent中用滑移网格,网格可以动,但是到计算的时候网格就不动了,这是为什么?

答:滑移网格是不可预览的 只有动网格可以预览。采用动网格形式 不可用interface面进行动网格设置。


3、在FLUENT中,如何提取两相流出口处一定时间内气相、液相分别的质量?

答:后处理 report  选择和你相关的选项,也可以在后处理tecplot中,对所需参数进行处理。

4、设定边界条件为对流边界条件,其中 对流换热系数应如何确定,是采用经验数值还是采用《传热学》中的计算公式进行计算呢?

答:对流换热系数可以在计算完成以后在后处理wall里面得出

5、在Fluent中用gambit建模,保存成*.msh文件时总是出现No entity的错误,该如何解决? 提示是否为:ContinuumEntity fluid does not contain any valid entity and is not written! BoundaryEntity wall does not contain any validentity and is not written!

答:假如是的话你试试看在2维网格输出时要将Export 2-D(X-Y) Mesh选项选上


6、在Fluent中用gambit的时候,导入pro/e的stp文件后,在消去最短边的时候,有些最短边不能消去,其是空间线段,用面merge的方法和连接点的方法都不行,该怎么消去这类短边?

答:短边是由于Pro/e的精度产生的,如果直接导入到Gambit,然后划分网格,总会出现一些小的犄角,一些小的短边,这些地方的网格质量是非常的差,我一般的做法都是,导入到Gambit,将所有的线在原位置复制,删掉导入的体,再将线缝合成面,再缝合成体,这样就可以除去那些短边,小角度的问题了。


7、在FLUENT中,UDF里面的compiled型的执行方式和interpreted型的执行方式有什么不同?

答:一个是编译,一个是解释,解释的话,直接就可以用,编译需要安装如 C VS等附带软件(有点麻烦)。不过用编译,计算速度快,且一般C能实现的编译都可以


8、高速鱼雷超空泡计算时无论是用FLUENT还是Star-ccm+都无法收敛,问题出在哪里?松弛因子等都调过了,网格也比较细了。

答:建议用Pumplinx尝试一下,其空化模型比较好用。在用CFD做水下超空化设备的时候,计算的稳定性和收敛性受到算法和网格技术的限制。PumpLinx正好在计算流体机械的空化汽蚀方面有比较先进的模型,且稳定性和收敛性都有比较好的保证,为此采用PumpLinx软件顺利的解决了主动超空化的问题。


9、如何用CFD软件模拟静脉滴注药水瓶中药水浓度降低问题?新课题:医院打点滴用的塑料瓶(不用的材料制造的)装入药物后药水浓度会不断降低,塑料瓶的设计要求4小时内药水浓度降低不能超过1%。药水浓度降低的原因有二:1)光化学反应;2)塑料瓶与药水发生化学反应导致沉积。对此如何用CFD软件模拟?

答:这个,fluent中打开组分输运方程并打开化学反应(volume),光化学反应一般是0级反应动力学,反应速率是固定的。塑料瓶与药水的反应可用壁面化学反应表达,关键是找到反应动力学参数。

10、在Fluent中,什么情况下选择单、双精度解算器?

答:Fluent的单双精度求解器适合于所有的计算平台,在大多数情况下,单精度求解器就能很好地满足计算精度要求,且计算量小。 但在有些情况下推荐使用双精度求解器: 1)如果几何体包含完全不同的尺度特征(如一个长而壁薄的管),用双精度的; 2)如果模型中存在通过小直径管道相连的多个封闭区域,不同区域之间存在很大的压差,用双精度。 3)对于有较高的热传导率的问题或对于有较大的长宽比的网格,用双精度。



11、为什么用fluent画出来的非结构网格会有小的残缺?
答:做网格的时候设置喝水的精度。


12、Fluent的离散相模型和多相流模型有什么区别,多相流模型中的相是否必须是流体,固体颗粒行不行?
http://wenku.baidu.com/view/da2c1622aaea998fcc220ef5.html这个解释很详细,多相流可以是固体可以,液加固,气加固都是可以计算的



13、fluent计算流体时,怎么解决出口质量流量监测变化曲线一直处于震荡较大状态的问题?
答:监视的残差量级改小一些,再算一段时间,看看什么结果


14、
如何在fluent中查看湍流粘性比超标的网格在哪块?
答:计算的时候就自己提示了可以修改限制范围


15、Fluent中,在可压缩流体条件下,如何设置速度入口边界条件?
答:理想气体可压 不支持,看你是随着压力变化还是温度变化

16、
fluent 怎么导入多个部件的网格?
比如水泵是分为多个部分来画网格的,怎么导入同一个Fluent来计算呢?
答:
fluent中 MESH-----ZONE-----Append case date file 选项  读入多个文件


17、FLUENT模拟,两种气体物质从不同入口喷入,混合,没有化学反应,选用哪种模型看混合程度和流场分布?
看你的描述,选择湍流模型或者层流即可,计算完后看流场分布

 
18、如何理解“理想流体”和“粘性流体”?

答一:流体在静止时虽不能承受切应力,但在运动时,对相邻的两层流体间的相对运动,即相对滑动速度却是有抵抗的,这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度,或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质,并显著地随温度变化。实验表明,粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小(实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的),运动的相对速度也不大时,所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的,这样的流体称为理想流体。十分明显,理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言,我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出,真正的理想流体在客观实际中是不存在的,它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。
答二:
1.理想流体,即用欧拉方程来定义的,是不考虑粘性、热传导、质量扩散等扩散特性的流体。
2.粘性流体,即粘性是流体的重要属性之一,自然界中存在的流体都具有粘性。由于流体的粘性影响,必然伴随着流体机械能的损失,即所谓的流动损失。因此在管内流动中,确定流动损失是管道设计与计算的关键。
3.扩展阅读
流体在静止时虽不能承受切应力,但在运动时,对相邻的两层流体间的相对运动,即相对滑动速度却是有抵抗的,这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度,或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质,并显著地随温度变化。实验表明,粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小(实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的),运动的相对速度也不大时,所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的,这样的流体称为理想流体。十分明显,理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言,我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出,真正的理想流体在客观实际中是不存在的,它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。
4.深入阅读,各种《流体力学》书籍中都有相关的定义。
5.深入扩展
二、牛顿流体(Newtonian Fluid)和非牛顿流体(non-Newtonian Fluid)
牛顿流体是指在受力后极易变形,且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。
牛顿内摩擦定律表达式:τ=μγ
式中:τ--所加的切应力;
γ--剪切速率(流速梯度);
μ--度量液体粘滞性大小的物理量,简称为黏度,物理意义是产生单位剪切速率所需要的剪切应力。
从流体力学的角度来说,凡是服从牛顿内摩擦定律的流体称为牛顿流体,否则称为非牛顿流体。
所谓服从内摩擦定律是指在温度不变的条件下,随着流速梯度的变化,μ值始终保持一常数。
水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体;高分子聚合物的浓溶液和悬浮液等一般为非牛顿流体。
许多液体包括聚合物的熔体和浓溶液,聚合物分散体系(如胶乳)以及填充体系等并不符合牛顿流动定律,这类液体统称为非牛顿流体。
三、可压缩流体(Compressible Fluid)和不可压缩流体(Incompressible Fluid))
在流体的运动过程中,由于压力、温度等因素的改变,流体质点的体积(或密度,因质点的质量一定),或多或少有所改变。流体质点的体积或密度在受到一定压力差或温度差的条件下可以改变的这个性质称为压缩性。真实流体都是可以压缩的。它的压缩程度依赖于流体的性质及外界的条件。例如水在100个大气压下,容积缩小0.5%,温度从20°变化到100°,容积降低4%。因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。但是在某些特殊问题中,例如水中爆炸或水击等问题,则必须把液体看作是可压缩的。气体的压缩性比液体大得多,所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。但是如果压力差较小,运动速度较小,并且没有很大的温度差,则实际上气体所产生的体积变化也不大。此时,也可以近似地将气体视为不可压缩的。 在可压缩流体的连续方程中含密度,因而可把密度视为连续方程中的独立变量进行求解,再根据气体的状态方程求出压力。不可压流体的压力场是通过连续方程间接规定的。由于没有直接求解压力的方程,不可压流体的流动方程的求解具有其特殊的困难。
四、层流(Laminar Flow)和湍流(Turbulent Flow)
粘性流体运动有两种形态,即层流和湍流。这两种形态的性质截然不同。层流是流体运动规则,各部分分层流动互不掺混,质点的轨线是光滑的,而且流动稳定。湍流的特征则完全相反,流体运动极不规则,各部分激烈掺混,质点的轨线杂乱无章,而且流场极不稳定。这两种截然不同的运动形态在一定条件下可以相互转化。
五、定常流动(Steady Flow)和非定常流动(Unsteady Flow)
以时间为标准,根据流体流动的物理量(如速度、压力、温度等)是否随时间变化,将流动分为定常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化,为定常流动;反之称为非定常流动。定常流动也称为恒定流动,或者稳态流动;非定常流动也称为非恒定流动、非稳态流动。许多流体机械在起动或关机时的流体流动一般是非定常流动,而正常运转时可看作是定常流动。
六、亚音速流动(Subsonic)与超音速流动(Supersonic)
当气流速度很大,或者流场压力变化很大时,流体就受到了压速性的影响。马赫数定义为当地速度与当地音速之比。当马赫数小于1时,流动为亚音速流动;当马赫数远远小于1(如M<0.1)时,流体的可压速性及压力脉动对密度变化影响都可以忽略。当马赫数接近1时候(跨音速),可压速性影响就显得十分重要了。如果马赫数大于1,流体就变为超音速流动。
七、热传导(Heat Transfer)及扩散(Diffusion)
除了粘性外,流体还有热传导及扩散等性质。当流体中存在温度差时,温度高的地方将向温度低的地方传送热量,这种现象称为热传导。同样地,当流体混合物中存在组元的浓度差时,浓度高的地方将向浓度低的地方输送该组元的物质,这种现象称为扩散。
流体的宏观性质,如扩散、粘性和热传导等,是分子输运性质的统计平均。由于分子的不规则运动,在各层流体间交换着质量、动量和能量,使不同流体层内的平均物理量均匀化,这种性质称为分子运动的输运性质。质量输运宏观上表现为扩散现象,动量输运表现为粘性现象,能量输运表象为热传导现象。理想流体忽略了粘性,即忽略了分子运动的动量输运性质,因此在理想流体中也不应考虑质量和能量输运性质——扩散和热传导,因为它们具有相同的微观机制。   

19、怎样理解“亚音速流动”和“超音速流动”?
答:当气流速度很大,或者流场压力变化很大时,流体就受到了压速性的影响。马赫数定义为当地速度与当地音速之比。当马赫数小于1时,流动为亚音速流动;
当马赫数远远小于1(如M<0.1)时,流体的可压速性及压力脉动对密度变化影响都可以忽略。当马赫数接近1时候(跨音速),可压速性影响就显得十分重要了。如果马赫数大于1,流体就变为超音速流动。FLUENT对于亚音速,跨音速以及超音速等可压流动都有模拟能力。   

20、在一个物理问题的多个边界上,如何协调各边界上的不同边界条件?

    在边界条件的组合问题上,有什么原则?
答:对于一个物理问题,可能简单,也可能复杂,但是在CFD中,总是需要遵循一定的原则的,在每个边界条件的设置方式上,都有其特殊性,这样计算的结果才是准确的。各种边界条件的介绍,可以遵照手册上介绍的,很详细。对于比较复杂的边界条件,你需要去分析方程了,弄明白方程各个物理量之间的关系。
个人总结的原则:
可以定义N个入口,但只能定义一个出口。为什么这样,这需要从计算原理来考虑了,在CFD中,使用K~E方程计算时,程序会将初始边界条件带入到方程中,然后计算出一个出口压力条件,然后再将这个压力条件带入到原方程中计算,就这样往复的计算,直到达到残差曲线设置的条件或你设置的计算步。最
终还是需要收敛的。   


21、在GAMBIT的foreground和background中,实体几何和虚体几何、实操作和虚操作四个之间是什么关系?
答:首先模型前景由模型直接检查可见的拓扑实体构成。这些实体在形状和结构上都反应了模型的前面的外形。模型背景由不可直接观察但是它们的数学定义确定了模型的整体形状和结构的拓扑实体构成。然后实面(实体)是指有明确形状的能实在看到的;虚面(虚体)是指不真实存在但能被我们感觉到的,由点、线密集机动形成的。对二者的根本区别及在功能上的不同对于求解没有任何区别,其结果只与网格质量有关。
Gambit提供了两种虚操:Low-level——是对于独立的拓扑实体或者成对的实体进行的专门的操作,High-level——包含根据特定的目的组织起来的两个或者多个low-level操作。
high-level分为:1.皱缩 分割一个面并将结果的各块与相邻的两个或者多个面融合。2.T-连接  用存在于该边误差范围内的顶点分割边,然后连接分割的实体。 
low-level分为:1.Merge融合  用一个虚拟(superset)实体替代两个线连的实体。2.Split分割  将一个独立实体分成两个分离的(subset)实体。3.Connect连接  将两个独立的不相连的实体合并为一个虚拟(interpolant)实体。4.Construct构造  构造一个独立的虚拟(parasite 或者orphan)实体。 
而实操分为 real和Virtual。其中real几何操作仅仅对实际的实体进行并且生成的或者更改的也是实际的拓扑实体。Virtual几何结构操作可以对任意实际的和/或者虚拟的实体组合进行但是生成的或者更改产生的仅为虚拟的实体。     

22、在FLUENT中,对于大多数情况,在选择压力插值格式时,标准格式已经足够了,但是对于特定的某些模型使用其它格式有什么特别的要求?   
答:(1)标准格式(Standard)。为FLUENT缺省格式,对大表妹边界层附近的曲线发现压力梯度流动求解精度会降低(但不能用于流动中压力急 剧变化的地方——此时应该使用PRESTO!格式代替)
(2)PRESTO!主要用于高旋流,压力急剧变化流(如多孔介质、风扇模型等),或剧烈弯曲的区域。
(3)Linear(线性格式)。当其他选项导致收敛困难或出现非物理解时使用此格式。
(4)second order(二阶格式)。用于可压缩流动,不能用于多孔介质、阶跃、风扇、VOF/MIXTURE多相流。
(5)Body Force Weighted体积力。当体积力很大时,如高雷诺数自然对流或高回旋流动中采用此格式。

23、FLUENT中的Turbulent intensify是如何定义的?该值应该是小于等于100%,可是我的计算中该值达到400%,不知为何?   
答:湍流强度简称湍流度或湍强,是湍流强度涨落标准差和平均速度的比值,是衡量湍流强弱的相对指标。定义如下:一般来说湍流强度小于1 %时,我们认为湍流强度是比较低的,而在湍流强度大于10%后就认为湍流强度是比较高的。


24、FLUENT中能不能做插值?在ansys中的模型节点坐标和FLUENT中模型的节点坐标不一致,能不能在FLUENT中对所需要的ansys的节点进行插值?
答:fluent不能做插值。   

25、在FLUENT中大概需要划分100万个左右的单元,且只计算稳态流动,请问这样的问题PC机上算的了吗?如果能算至少需要怎样的计算机配置呢?   
答:一般来说,按照1000个节点对1MB内存这样预估就差不多了,只计算稳态流动,pc机应该差不多了,不过因为一般的pc机可能在连续计算5、6天之后就出现浮点运算错误,所以如果计算不是很复杂,采用的求解器和湍流模型不是太好计算资源,应该还是可以的。
如果使用pc机计算,建议至少采用2GB内存,主板最好固态电容,不易爆浆,电源最好功率大典,应该差不多了,现在流行四核cpu的,可以考虑使用四核的,这样的配置下来也不比服务器差多少。


26、GAMBIT划分三维网格后,怎样知道结点数?如何知道总生成多少网格(整个模型)?
答:第一排网格选项(左起第二个)-------第二排体选项(左起第四个)-------第四排Check选项(左起第四个) 然后选中给你要查看的体,不仅可以看到网格数量,还可以看到网格质量   


27、在FLUENT的后处理中可以显示一个管道某个标量的圆截面平均值沿管道轴线(中心线)的变化曲线吗?如何显示空间某一点的数值呀(比如某一点温度)?
答:输入命令画曲线
命令输入状态下直接按回车
>plot
>c-a-a(就是circum-average-axial)
再空按回车显示可以选择的值(从温度到nusselt数应有尽有)
比如输入>temp(温度)
>100(轴向数据点个数)
>filename.txt(文件名,随便取)
>no(不知道什么,orderpoint)
然后在plot-file里选择输出就可以了
另定义空间点的方法为surface-point,输入点的坐标或者直接在网格上标记,然后就能在后处理时看到这个点的选项了。   

28、FLUENT中组分定义问题:请问气道中流体为氢气和氮气,该流体定义时,该定义成混和气体呢,还是多相气体?
答:直接定义两种流体即可,不需要用多相气体。   


29、在Fluent模拟高压的流场的时候,迭代的时候总是自动减小其数值,这是什么原因造成的,为什么?怎么修改?
答:这是由于流场的压力梯度较大,Fluent自身逐步降低时间步长,防止计算发散。
一般的处理办法是:先将边界条件上的压力设置较低点,使得压力梯度较小一点,等到收敛的感觉差不多,在这个基础上,逐渐把压力增大,这样就不容易发散。   


30、在FLUENT中关于wall边界条件的设定:在设定wall类型的边界面的时候如何选择?
有些时候可供选择是:(1)设定热流密度;(2)设定温度;(3)Couple;有时候却是有五个的选择的:(1)热流密度;(2)设定温度;(3)对流换热(convection),(4)radiation;(5)mixed。选择couple的,可是在第二种情况的时候,却没有这个选项,因为是对流换热的问题,如果选择(convection),又要设置什么(freestream)的温度,这些怎么设置呢?   

答:wall就是壁面了,wall的外部是fluent不计算的。因此需要你根据你的实际情况来考虑的。如果你没法定量给出,那就把计算的区域增加,让fluent自己去计算这些东西。尤其是convection。


31、FLUENT中把带网格的几个volume,copy到另一处,但原来split的界面,现在都变成了wall,怎么才能把wall变成内部流体呢?
答:边界定义为interior即可   


32、在FLUENT中用中键拖动其位置时,Fluent显示如下错误信息怎么解决?
Errormessage from
graphicsfunction Show_Selection_Source:
Can't'Show' - the 'locater' has been deleted
这样有什么问题呢? 

答:fluent工具栏上方,有专门的转动和移动按钮,选择移动,然后点击左键就可以拖动位置。   


33、在利用Fluent里的dpm模型时,射流源可以设成多组分的混合物吗?模拟喷嘴射出炭粉,无论速度多大,射出的距离都是那么远一点?为什么?
答:应该是你在dpm模型中 的计算步数太少。把你的计算步数加长,看看是不是有所提高。建议直接10倍。   


34、在FLUENT里定义流体的密度时,定义为不可压理想流体是用在什么地方呀,讲义上说是用于可变密度的不可压流动,不知如何理解?
答:可变密度的不可压缩流动,就是说在该流动下,流体介质的密度可以认为不变。比如说空气在流速在0.3马赫的情况下都可以认为是密度不变的   

Ansys.Fluent流体力学及仿真CAE通用CFDANSYS结构CAE

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