Fluent求解器的案例
FLUENT中的求解器、算法和離散方法
FLUENT中的求解器、算法和離散方法作為一個非科班出身的CFD工程師，一開始常常被CFD軟件里各種概念搞的暈頭轉向。最近終于靜下心來看了看CFD理論的書，理清了一些概念。就此寫一遍博文，順便整理一下所學內容。I 求解器：FLUENT中求解器的選擇在如下圖所示界面中設置：
FLUENT中的求解器主要是按照是否聯立求解各控制方程來區分的，詳見下圖：
II 算法：算法是求解時的策略，即按照什么樣的方式和步驟進行求解。FLUENT中算法的選擇在如下圖所示的界面中設置：
這里簡單介紹一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和適用范圍。SIMPLE算法：基本思想如前面講求解器的那張圖中解釋分離式求解器的例子所示的一樣，這里再貼一遍：1.假設初始壓力場分布。2.利用壓力場求解動量方程，得到速度場。3.利用速度場求解連續性方程，使壓力場得到修正。4.根據需要，求解湍流方程及其他方程5.判斷但前計算是否收斂。若不收斂，返回第二步。簡單說來，SIMPLE算法就是分兩步走：第一步預測，第二步修正，即預測－修正。SIMPLC算法：是對SIMPLE算法的一種改進，其計算步驟與SIMPLE算法相同，只是壓力修正項中的一些系數不同，可以加快迭代過程的收斂。PISO算法：比SIMPLE算法增加了一個修正步，即分三步：第一步預測，第二步修正得到一個修正的場分布，第三步在第二步基礎上在進行一側修正。即預測－修正－修正。PISO算法在求解瞬態問題時有明顯優勢。對于穩態問題可能SIMPLE或SIMPLEC更合適。如果你實在不知道該如何選擇，就保持FLUENT的默認選項好了。因為默認選項可以很好解決70％以上的問題，而且對于大部分出了問題的計算來說，也很少是因為算法選擇不恰當所致。
展開 [問題討論]FLUENT中的求解器、算法和離散方法簡介
I 求解器：FLUENT中求解器的選擇在如下圖所示界面中設置：
FLUENT中的求解器主要是按照是否聯立求解各控制方程來區分的，詳見下圖：
II 算法：算法是求解時的策略，即按照什么樣的方式和步驟進行求解。FLUENT中算法的選擇在如下圖所示的界面中設置：
這里簡單介紹一下SIMPLE、SIMPLEC、PISO等算法的基本思想和適用范圍。SIMPLE算法：基本思想如前面講求解器的那張圖中解釋分離式求解器的例子所示的一樣，這里再貼一遍：1.假設初始壓力場分布。2.利用壓力場求解動量方程，得到速度場。3.利用速度場求解連續性方程，使壓力場得到修正。4.根據需要，求解湍流方程及其他方程5.判斷但前計算是否收斂。若不收斂，返回第二步。簡單說來，SIMPLE算法就是分兩步走：第一步預測，第二步修正，即預測－修正。SIMPLC算法：是對SIMPLE算法的一種改進，其計算步驟與SIMPLE算法相同，只是壓力修正項中的一些系數不同，可以加快迭代過程的收斂。PISO算法：比SIMPLE算法增加了一個修正步，即分三步：第一步預測，第二步修正得到一個修正的場分布，第三步在第二步基礎上在進行一側修正。即預測－修正－修正。PISO算法在求解瞬態問題時有明顯優勢。對于穩態問題可能SIMPLE或SIMPLEC更合適。如果你實在不知道該如何選擇，就保持FLUENT的默認選項好了。因為默認選項可以很好解決70％以上的問題，而且對于大部分出了問題的計算來說，也很少是因為算法選擇不恰當所致。
III 離散方法：離散方法是指按照什么樣的方式將控制方程在網格節點離散，即將偏微分格式的控制方程轉化為各節點上的代數方程組。
展開 基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算
如果結構變形非常小，并且可以認為結構的變形幾乎不會對流場的各項參數產生影響，或產品本身不允許在流體的作用下發生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數據，并將壓強數據傳導到固體的表面進行結構力學計算。然而，如果結構發生大變形，流體的速度和壓力場就會因此發生改變，此時我們需要將其作為雙向耦合問題進行多物理場分析：流體流動和壓力場會影響結構變形，而結構變形又反過來影響流體的流動和壓力。實際工況中選擇進行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據實際產品及作用工況進行判斷。
本文將執行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結構網格上，并使用Optistruct求解器進行結構力學分析。
二、問題描述
在一個半圓形管道內部有一凸起物體，管道內水流速度為10m/s
?
編輯
該凸起物體為空心結構，內部有加強筋，加強筋與外型面壁厚都為2mm，以下為凸起物體的內部結構示意
?
編輯
將計算在恒定的水流下，該凸起結構受到水流沖擊后的變形及應力情況。
三、流場計算
（1）流體域建模
導入幾何模型至Hypermesh
?
編輯
提取管道內表面與凸起物體的外表面，并將管道兩頭封堵上，并修復拓補關系，形成一個封閉的流體域空間，將管道的一端作為流體的入口，另一端作為出口，如下圖所示。
?
展開 利用fluent3D求解器進行求解
步驟1啟動fluent并選擇求解器3D
步驟2檢查網格并定義長度單位
1．讀入網格文件（下圖為讀入的圖示）
2．確定單位長度為cm
3.檢查網格
4.顯示網格
步驟2創建計算模型
1. 設置求解器
2.啟動能量方程
2. 使用湍流模型
步驟3設置流體的材料屬性
步驟4設置邊界條件
1. 設置入口1的邊界條件
2.設置入口2的邊界條件
2. 設置出流口的邊界條件
步驟5：求解初始化
步驟6：設置監視器
步驟7：保存case和data文件
步驟8：求解計算
殘差曲線圖
出口速度監控圖
三． 計算結果的后處理
步驟1：創建等（坐標）值面
1. 創建一個z=4cm的平面，命名為surf-1
2. 創建一個x=0的平面，命名為surf-2
步驟2：繪制溫度與壓強分布圖
1. 繪制溫度分布圖
2.繪制壁面上的溫度分布
3.繪制垂直平面surf-2上的壓力分布
步驟3：繪制速度矢量
1. 顯示在surf-1上的速度矢量
2..顯示在surf-2上的速度矢量圖
以上則是對本模型的詳細步驟講解，希望能給新手帶幫助！
話說為什么從word復制圖片會失效?
展開 
fluent中的壓力求解器和密度求解器
兩種數值方法：
1.基于壓力求解器：適用于低速、不可壓縮流體。
原理：首先由動量方程求速度場，繼而由壓力方程進行修正使得速度場滿足連續性條件。由于壓力方程來源于連續性方程和動量方程，從而保證流場的模擬同時滿足質量守恒和動量守恒。
分類：分離求解器—順序求解每個變量的控制方程，此算法內存效率非常高(離散方程只在一個時刻需要占用內存)，收斂速度相對較慢，因為方程以‘解耦’方式求解。對燃燒、多相流問題更加有效。
耦合求解器—內存使用量是分離算法的1.5～2倍，收斂速度提高5～10倍。可以和所有動網格、多相流、燃燒、和化學反應模型兼容，收斂速度遠高于基于密度的求解器。
2.基于密度求解器：適用于高速、可壓縮流體。
原理：直接求解瞬態N-S方程(此方程理論上是絕對穩定的)，將穩態問題轉化為時間推進的瞬態問題，由給定的初場時間推進到收斂的穩態解，即時間推進法。適用于求解亞音速、高超音速等的強可壓縮問題。
展開 基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（二）流固耦合
?
接上一篇博客，基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算 ，目前已完成了從Hypermesh前處理到Fluent流場計算，獲得了流體結構邊界面的壓強信息，本篇博客將繼續說明后續的流固耦合計算過程。
?
編輯
一、建立結構有限元模型
固體區域的結構如下圖所示：
?
編輯
?
編輯
該結構為中空的薄壁結構，內部有十字交叉的加強筋作為支撐。因此選擇使用殼單元進行結構力學計算，結構計算采用OPtistruct求解器，因此將Hypermesh切換到OPtistruct求解器模塊下
?
編輯
導入幾何模型后，提取該薄壁結構的外表面（而不是抽取中面，因為需要保證結構域邊界和流體域邊界能在空間中對上，減小后續壓強數據映射的誤差），內部加強筋則抽取其中面。修補幾何拓補關系后劃分網格，得到完整的結構力學計算所用有限元模型，如下：
?
編輯
?
編輯
設置屬性與材料，需要注意的是，這里外型面的網格不是在幾何模型的中面位置而是在其外表面，因此需要設置一下pshell屬性里的ZOFFS偏移參數
?
編輯
該參數可能為正可能為負，和殼單元的法向相關，至于是否設置正確，可以簡單的通過以下命令查看，該命令可以顯示殼單元的實際厚度，看能否和幾何模型對得上即可。
?
編輯
到這里，結構部分的有限元模型便建好了，下一步需要將Fluent里的載荷映射到結構網格上。
展開 『原創』《fluent技術基礎與應用實例》目錄
實例操作步驟
第六章 溫度場的計算
6.1 概述
6.2 實例簡介
6.3 實例操作步驟
6.3.1 利用gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
6.3.2 利用fluent求解器求解
6.3.3 利用tecplot進行后處理
第七章 多相流模型
7.1 概述
7.1.1 多相流定義
7.1.2 多相流研究方法
7.1.3 fluent中的多相流模型
7.1.4 fluent中的多相流模型的選擇
7.2 VOF模型
7.2.1 概述
7.2.2 實例簡介
7.2.3 實例操作步驟
7.3 Mixture模型
7.3.1 概述
7.3.2 實例簡介
7.3.3 實例操作步驟
第八章 凝固和融化模型
8.1 概述
8.2 實例簡介
8.3 實例操作步驟
8.3.1 利用gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
8.3.2 利用fluent求解器求解
第九章 可動區域中流動問題的模擬
9.1 概述
9.2 實例簡介
9.3 利用gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
9.4 利用MRF方法求解
9.5 利用Moving Mesh方法求解
第十章 動網格模型
10.1 概述
10.2 實例簡介
10.3 實例操作步驟
第十一章UDF和UDS
11.1 UDF基礎知識
11.1.1 UDF概述
11.1.2 UDF能夠解決的問題
11.1.3 UDF宏
11.2.4 UDF的預定義函數
11.1.5 UDF的編寫
11.1.6 UDF實例
11.2 UDS基礎知識
11.2.1
展開 FLUENT求解器基礎
是FLUENT在計算表壓（靜壓）時的參考值。
3， 求解過程概覽：
選擇求解器
初始化
檢測收斂性：穩定性（設置松弛因子或者courant number， 時間步長)，加速收斂？？？？
精度：網格無關性（加密網格看結果是否改變），網格自適應性
FLUENT中有兩種求解器： 壓力基和密度基。
壓力基求解器以動量和壓力為基本變量。兩種算法：1，分離求解器：動量方程和壓力修正逐個求解。 2， 耦合式求解器（PBCS)：壓力和動量方程同時求解。
密度基耦合求解器一種算法：同時求解動量，能量，質量和組分方程組。通過狀態方程得到壓力，其他標量通過分離方式求解。
DBCS 可以按隱式或者顯式方式求解：1，隱式采用Gauss-Seidel迭代求解所有變量。2，顯式采用多步R-K顯式時間積分法。
如何選擇求解器？？？？？？
1，壓力基耦合求解器（PBCS)適合于大多數單向流，比分離求解器性能更好。但是 : 1, 不能用于多相流（歐拉),周期質量流和NITA。2，比分離式多用1.5-2倍內存。
2，密度基求解器適用于密度，動量，能量，組分間強烈耦合的情況。（如超高音速流動，伴有燃燒的高度可壓流動）
隱式方法一般優于顯式，因為顯式對時間步有嚴格限制。
顯式方法一般用于流動時間尺度和聲學時間尺度相當的情況。（如高馬赫數激波的傳播）
展開 Fluent技術基礎與應用實例（附光盤)
5.3.1 概述
5.3.2 實例簡介
5.3.3 實例操作步驟
第6章 溫度場的計算
6.1 概述
6.2 實例簡介
6.3 實例操作步驟
6.3.1 利用Gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
6.3.2 利用Fluent求解器求解
6.3.3 利用Tecplot進行后處理
第7章 多相流模型
7.1 概述
7.1.1 多相流定義
7.1.2 多相流研究方法
7.1.3 Fluent中的多相流模型
7.1.4 Fluent中的多相流模型的選擇
7.2 VOF模型
7.2.1 概述
7.2.2 實例簡介
7.2.3 實例操作步驟
7.3 Mixture模型
7.3.1 概述
7.3.2 實例簡介
7.3.3 實例操作步驟
第8章 凝固和融化模型
8.1 概述
8.2 實例簡介
8.3 實例操作步驟
8.3.1 利用Gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
8.3.2 利用Fluent求解器求解
第9章 可動區域中流動問題的模擬
9.1 概述
9.2 實例簡介
9.3 利用Gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
9.4 利用MRF方法求解
9.5 利用Moving Mesh方法求解
第10章 動網格模型
10.1 概述
10.2 實例簡介
10.3 實例操作步驟
第11章 UDF和UDS
11.1 UDF基礎知識
11.1.1 UDF概述
11.1.2 UDF能夠解決的問題
11.1.3 UDF宏
11.1.4 UDF的預定義函數
11.1.5 UDF的編寫
11.1.6 UDF實例
11.2 UDS基礎知識
11.2.1 UDS可以解決的問題
展開 《Fluent技術基礎與應用實例（附光盤）》
概述
5.3.2 實例簡介
5.3.3 實例操作步驟
第6章 溫度場的計算
6.1 概述
6.2 實例簡介
6.3 實例操作步驟
6.3.1 利用Gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
6.3.2 利用Fluent求解器求解
6.3.3 利用Tecplot進行后處理
第7章 多相流模型
7.1 概述
7.1.1 多相流定義
7.1.2 多相流研究方法
7.1.3 Fluent中的多相流模型
7.1.4 Fluent中的多相流模型的選擇
7.2 VOF模型
7.2.1 概述
7.2.2 實例簡介
7.2.3 實例操作步驟
7.3 Mixture模型
7.3.1 概述
7.3.2 實例簡介
7.3.3 實例操作步驟
第8章 凝固和融化模型
8.1 概述
8.2 實例簡介
8.3 實例操作步驟
8.3.1 利用Gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
8.3.2 利用Fluent求解器求解
第9章 可動區域中流動問題的模擬
9.1 概述
9.2 實例簡介
9.3 利用Gambit建立計算區域和指定邊界條件類型
9.4 利用MRF方法求解
9.5 利用Moving Mesh方法求解
第10章 動網格模型
10.1 概述
10.2 實例簡介
10.3 實例操作步驟
第11章 UDF和UDS
11.1 UDF基礎知識
11.1.1 UDF概述
11.1.2 UDF能夠解決的問題
11.1.3 UDF宏
11.1.4 UDF的預定義函數
11.1.5 UDF的編寫
11.1.6 UDF實例
11.2 UDS基礎知識
11.2.1 UDS可以解決的問題
展開 ANSYS Fluent 2022R1新功能 | 前處理、求解器和后處理性能改善!
自定義平面和多孔介質用于表達式
求解器功能改進
1）多GPU求解器
2022 R1版本的Fluent，推出了一個全新的多GPU求解器，盡管還是Beta功能，有一定的應用局限，但是測試結果顯示出了驚人的結果。如圖5所示的汽車外氣動模擬，采用1.05億網格，單精度+GEKO模型，在一個A100 80G顯卡上運行，每2s可迭代一次，從初始化到收斂僅用了20分鐘。一個NVIDIA A100 GPU的計算性能相當于640個AMD Milan核，ANSYS一些內部測試顯示，GPU服務器與同等的HPC集群相比，功耗降低了4倍，硬件成本降低了7倍。
圖5. GPU求解器加速比
2）專用的航空氣動模擬界面
Fluent引入了一個新的氣動界面，專門用于航空外氣動模擬，完整的實現從網格導入到結果后處理整個流程，并整合了最新的求解器和收斂增強功能，適用于亞音速到高超音速流動，也可以在界面內實現飛行條件參數化計算。
圖6. Fluent Aero Workspace
3）氣動噪聲
ANSYS Sound是一款后處理工具，可以通過聲音質量標準和聽覺測試對聲音進行分析和優化。Fluent 2021版本即增加了與ANSYS Sound的接口，2022 R1版本將該功能進行了擴展，增加了一個“ Ansys SoundAnalysis”對話窗口，可以使用來自某個位置的聲壓信號，并應用一個傳遞函數來模擬給定位置的聲音，如果有多個聲源，例如風噪、HVAC噪聲和電機噪聲，還可以分析在接收器位置這些聲源的合成效果。
展開 
ANSYS可以手動調整網格的前處理工具Fluentmeshing基礎教程（一）
Fluentmeshing基礎教程（一）.pdf
在用ICEM劃分網格的過程中會發現，經常出現網格劃分丟失，即某個部件沒有網格的情況，但是ICEM無法對生成的網格進行手動調整，在需要用fluent求解器計算CFD問題的情況下，可以考慮用Fluentmeshing前處理進行網格劃分，并支持poly等多面體網格。
fluent與前后處理器接口問答
怎樣輸出
A:分網前先選擇分析軟件，網格劃分結束后，設定邊界條件，然后export即可得到fluent所需的cas文件
gridgen教程里面有一個二維翼型的例子，它就是按照以fluent為求解器作的網格。
flunt教程，基本的一個介紹
flunt教程，基本的一個介紹，適合初學者，希望有用
FLUENT3邊界條件.pdf
FLUENT4求解器設置.pdf
FLUENT2求解器基礎.pdf
FLUENT5湍流模型.pdf
FLUENT1簡介.pdf
FLUENT6傳熱模型.pdf
FLUENT7UDF.pdf
FLUENT9瞬態問題.pdf
FLUENT8物理模型.pdf
FLUENT10后處理.pdf
【轉載】Fluent中殘差曲線continuity不收斂的問題
FLUENT
中courant
number是在耦合求解的時候才出現的。正確的調整，可以
更好地加速收斂和解的增強穩定性。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
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ourant
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courant
number，
讓收斂速度能夠足夠的快，而且能夠保持它的穩定性。
個人認為這也應該和你采用的算法有關
SIMPLE算法是根據連續方程推導出壓力修正方法求解壓力。
由于連續方程中流場耦合項被過渡簡化，使得壓力修正方程不能準確反映流場的變化，從而導致該方程收斂緩慢。試著用SIMPLEC算法看看。
FLUENT求解器設置
FLUENT求解器設置主要包括：1、壓力-速度耦合方程格式選擇2、對流插值
3、梯度插值
4、壓力插值
下面對這幾種設置做詳細說明。
展開 