Fluent湍流
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-11
Fluent湍流的視頻教程
基于fluent的蝶閥（入口為充分發(fā)展的湍流）內(nèi)流場(chǎng)仿真，視頻免費(fèi)無(wú)聲音，提供附件（需購(gòu)買）練習(xí)。
使用一個(gè)模擬中的速度邊界條件（充分發(fā)展的湍流）應(yīng)用到另一個(gè)模擬（蝶閥入口條件）中。在這種情況下，我將提取三維管道的出口速度邊界條件，并在單獨(dú)的模擬中將該剖面應(yīng)用于具有相同直徑的蝶閥的進(jìn)口側(cè)。使用spaceclaim提取三維閥門的流體體積。
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Fluent湍流的實(shí)例教程
湍流模擬的難點(diǎn)及處理思路
4. 邊界層理論
湍流模擬
了解湍流模擬中的重難點(diǎn)問(wèn)題
1. RANS模型及尺度解析模型
2. 渦粘假設(shè)
3. 湍流模型的選擇策略
4. 幾種最常用的湍流模型介紹
5. 壁面函數(shù)及壁面模型介紹
6. 轉(zhuǎn)捩模型介紹
Fluent湍流仿真
掌握利用Fluent模擬湍流問(wèn)題的一般流程
1. 邊界層網(wǎng)格生成實(shí)踐
2. 壁面函數(shù)對(duì)比實(shí)踐
3. 湍流模型相關(guān)UDF編寫
4. 湍流計(jì)算收斂性控制
5. 湍流后處理實(shí)踐
案例練習(xí)
利用案例掌握湍流模擬中的設(shè)置流程及調(diào)試技巧
案例1：平板邊界層計(jì)算
案例2：管道壓力降計(jì)算
案例3：翼型升阻力計(jì)算
案例4：彎管二次流計(jì)算
案例5：圓柱繞流計(jì)算
案例6：旋風(fēng)分離器計(jì)算
案例7：翼型轉(zhuǎn)捩計(jì)算
案例8：湍流后處理練習(xí)
培訓(xùn)收費(fèi)有兩類，請(qǐng)您按自身需要靈活選擇。
收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)
A類：3980元/人（含結(jié)業(yè)證書一本）
B類：5580元/人（含培訓(xùn)費(fèi)、證書費(fèi)）
證書：可選擇申報(bào)AXKG 全國(guó)職業(yè)技能考試鑒定中心頒發(fā)《CAE 仿真應(yīng)用工程師》職業(yè)技能等級(jí)證書；費(fèi)用 1600 元/每人，可作為在本行業(yè)專業(yè)崗位職業(yè)能力考核的證明，也在崗位聘用、任職、定級(jí)和晉升職務(wù)中作為重要依據(jù)。
展開(kāi) Reynolds Stress Transport Models
湍流模型的雷諾數(shù)平均方法要求對(duì)方程4-4（參見(jiàn)上一篇
【湍流】fluent中湍流模型的基本原理（1））中的雷諾應(yīng)力進(jìn)行適當(dāng)建模。一種常用的方法是使用Boussinesq假設(shè)將雷諾應(yīng)力與平均速度梯度聯(lián)系起來(lái):
Boussinesq假設(shè)用于Spalart-Allmaras模型,k-ε模型和k -ω模型。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是與計(jì)算湍流粘度相關(guān)的計(jì)算成本相對(duì)較低。在Spalart-Allmaras模型中，僅求解了一個(gè)附加的傳輸方程(表示湍流粘度)。k-ε和k-ω模型的情況下,兩個(gè)額外的傳輸方程(湍流動(dòng)能和湍流耗散率,或指定的耗散率)被求解，μ_t作為k和ε或k和ω的函數(shù)被計(jì)算。Boussinesq假設(shè)的缺點(diǎn)是它假設(shè)μ_t是一個(gè)各向同性的標(biāo)量,這并不完全正確。各向同性湍流粘度的假設(shè)通常適用于只有一個(gè)湍流剪應(yīng)力主導(dǎo)的剪切流。這覆蓋了許多流動(dòng)，如壁面邊界層、混合層、射流等等。
RSM中體現(xiàn)的另一種方法是求解雷諾應(yīng)力張量中每一項(xiàng)的傳輸方程。還需要一個(gè)附加的（通常是ε或ω）尺度決定方程。這意味著在二維流動(dòng)中需要五個(gè)附加輸運(yùn)方程，而在三維流動(dòng)中需要七個(gè)附加輸運(yùn)方程。
在許多情況下，基于Boussinesq假設(shè)的模型表現(xiàn)很好，雷諾應(yīng)力模型的額外計(jì)算開(kāi)銷是不必要的。然而，在湍流的各向異性對(duì)平均流有顯著影響的情況下，RSM顯然是優(yōu)越的。這種情況包括高旋流和應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的二次流。
展開(kāi) 邊界條件概述</strong></p><p> </p><p><strong>1.1 邊界條件概念</strong></p><p><br></p><p>邊界條件說(shuō)白了就是求解微分方程的某些附加條件，這些附加條件對(duì)計(jì)算邊界做出了要求，比如某個(gè)邊界溫度必須為500K，Fluent求解時(shí)必須首先滿足這些要求。</p><p><br></p><p>求解任何微分方程都需要給定兩類條件才能求出定解，一類是邊界條件，另一類就是初始條件。</p><p><br></p><p>Fluent恰巧需要用戶給出這兩類條件(實(shí)際上任何數(shù)值軟件如Matlab都需要給出這兩類條件)。</p><p><br></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy9N2FhkJ4HWNaJA2DPQMlmMoksqiarYia3g2gcIFcX69xUNVFYkus6YERyYGMtlNO7wqAAbgQy3UY9Q/640?wx_fmt=png"> </p><p><br></p><p><strong>1.2 Fluent邊界條件</strong></p><p><br></p><p>Fluent邊界條件類型非常非常豐富，僅僅針對(duì)進(jìn)出口邊界，Fluent就提供了12種邊界條件類型。
展開(kāi) 修正后的湍流粘度ν ?的輸運(yùn)方程為
式中，G_v為湍流粘度的產(chǎn)生，Y_v為近壁面區(qū)域由于壁面堵塞和粘性阻尼而產(chǎn)生的湍流粘度的破壞。
σ_ν ? 和C_b2是常量，ν是分子運(yùn)動(dòng)粘度。S_ν ? 是用戶定義的源項(xiàng)。注意，由于Spalart-Allmaras模型中沒(méi)有計(jì)算湍流動(dòng)能k，所以在估計(jì)雷諾應(yīng)力時(shí)忽略了方程4-14（參見(jiàn)上一篇文章【湍流】fluent中湍流模型的基本原理（2））中的最后一項(xiàng)。
02—
湍流粘度模型
湍流粘度μ_t由下式計(jì)算：
其中粘性阻尼函數(shù)f_ν1為:
03—
湍流產(chǎn)生模型
產(chǎn)生項(xiàng)G_v為：
其中，
C_b1和k是常數(shù)，d是到壁面的距離，S是變形張量的標(biāo)量度量。在ANSYS Fluent中，與Spalart和Allmaras提出的原始模型一樣，S是基于渦量的大小:
其中Ω-ij是平均旋轉(zhuǎn)速率張量，由
S的默認(rèn)表達(dá)式的對(duì)于剪切流，渦量和應(yīng)變率是相同的。在滯止線等無(wú)粘性流動(dòng)區(qū)域，由于應(yīng)變率引起的湍流生產(chǎn)可以是非物理的，渦度的優(yōu)點(diǎn)是零。曾有人提出一種替代公式并將其引入ANSYS Fluent中。
展開(kāi) 對(duì)于一個(gè)湍流模型，即使它預(yù)測(cè)某個(gè)特定的流動(dòng)問(wèn)題很準(zhǔn)確，但是，如果換一個(gè)流動(dòng)，也許就會(huì)誤差很大。
關(guān)于上述幾個(gè)湍流模型分別適用于計(jì)算哪些流動(dòng)（即湍流模型的選擇問(wèn)題），在FLUENT的User's Guide中有詳細(xì)的介紹。（在User's Guide中的“Choosing a Turbulence Model”這一節(jié)中的第一小節(jié)“Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) Turbulence Models”）
感謝北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院的研究生田久祾。他閱讀了本文的初稿并提出了很好的建議。
展開(kāi) 
Fluent湍流的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
Fluent湍流的最新內(nèi)容
邊界條件湍流參數(shù)設(shè)置詳解</p><p><br></p><p>注：Supersonic/Initial Gauge Pressure有兩個(gè)作用</p><p>1.
</p><p> </p><p> </p><p>注：</p><p>LES大渦模型在三維模型可以在Fluent湍流模型界面打開(kāi)，但是二維模型時(shí)，需要輸入文本命令才能打開(kāi)LES模型。</p><p>文本命令：(rpsetvar 'les-2d?
</p><p> </p><p> </p><p>注：</p><p>LES大渦模型在三維模型可以在Fluent湍流模型界面打開(kāi)，但是二維模型時(shí)，需要輸入文本命令才能打開(kāi)LES模型。</p><p>文本命令：(rpsetvar 'les-2d?
牢記：使用壁面函數(shù)的前提是y+>15</p><p><br></p><p>Fluent在兩種湍流模型中需要選擇壁面函數(shù)分別是k-e模型和Reynolds Stress雷諾應(yīng)力模型，其他的湍流模型不必考慮壁面函數(shù)的問(wèn)題，同時(shí)也不必考慮y+問(wèn)題，我們后面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。
層流&湍流判斷
當(dāng)流速很小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流。
當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清晰可辨，流場(chǎng)中有許多小璇渦
例如FLUENT中的湍流模型有很多種，如零方程模型、一方程模型、雙方程模型等等，不同的模型有其最合適的使用范圍，如果使用不當(dāng)，勢(shì)必會(huì)造成計(jì)算精度下降。合理的選擇計(jì)算模型，不止能提高計(jì)算精度，也能提高計(jì)算結(jié)果的可信度。
Hydraulic Diameter：輸入0.0037m
注：湍流邊界具體設(shè)置可查看文章Chapter33
三十三、Fluent邊界條件湍流參數(shù)設(shè)置詳解
單擊Thermal 欄，在Total Temperature輸入溫度293K
單擊Species 欄，在Species Mass Fractions o2欄輸入組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.23
注：通過(guò)5材料設(shè)置可知，methyl-alcohol-air
總結(jié)</strong></p><p> </p><p>從3.1到3.9，本文幾乎涵蓋了Fluent湍流邊界參數(shù)設(shè)置的所有內(nèi)容。</p><p><br></p><p>看起來(lái)好像有很多參數(shù)需要設(shè)置，但仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些參數(shù)大多都不是獨(dú)立的。<strong>其中真正獨(dú)立的參數(shù)只有兩個(gè)</strong>。
湍流模型和離散相設(shè)置
湍流模型選擇“k-omega SST”
離散相模型，非穩(wěn)態(tài)粒子追蹤，Injection Type“singel”粒子粒子材料Water 屬性設(shè)置：Most（other）Point Properties are ignored, it’s just a container
5、 Fluent VOF to
DPM 機(jī)理設(shè)置
仿真求解能力：FLUENT具有豐富湍流模型適合各類工業(yè)湍流，具有多參考系物理模型處理類似電機(jī)風(fēng)扇這類帶旋轉(zhuǎn)計(jì)算域模型，并且Interface插值功能可以高效處理混合網(wǎng)格劃分帶來(lái)的交界面數(shù)值誤差，在Interface插值過(guò)程中，還能自動(dòng)生成接觸熱阻，該功能可回避薄壁模型的創(chuàng)建及網(wǎng)格劃分。
