第2章 fluent的计算步骤

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第二章 FLUENT的计算步骤

本章通过一个稍微复杂一些的算例再次演示FLUENT的求解过程。这个算例的内容是计算一个二维弯管中的湍流流动和热传导过程，在这个算例中可以看到FLUENT计算的标准流程，其中包括：

（1）如何读入网格文件。

（2）如何使用混合的单位制定义几何模型和物质属性。

（3）如何设定边界条件和和物质属性。

（4）如何初始化计算并用残差曲线监视计算进程。

（5）如何用分离求解器计算流场。

（6）如何用FLUENT的图形显示功能检查流场。

（7）如何用二阶精度离散格式获得更高精度的流场。

（8）以温度梯度为基准调整网格以提高对温度场的计算精度。

2.1 问题概述

图2-1 弯管流动图示

如图2-1所示，温度为26℃的冷流体流过弯管，温度为40℃的热流体从转弯处流入， 1

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并与主流中的冷流体混合。管道的尺寸如图2-1所示，单位为英寸，而边界条件和流体材

5料性质则采用国际单位制。入口处的雷诺数为2.03 x 10，因此必须使用湍流模型。

2.2 处理网格

网格处理包括网格的输入、检查、光顺、比例转换和显示等操作，下面分别进行介绍。

2.2.1读入网格文件

首先启动FLUENT的2D版，然后读入网格文件：

File -> Read -> Case...

这个算例的网格文件可以在FLUENT6.1为用户提供的文档光盘中找到，路径是： cdrom:\fluent6.1\help\tutfiles\elbow\elbow.msh

2.2.2检查网格

执行下列菜单操作，进行网格检查：

Grid -> Check

此时控制台窗口中会显示与网格有关的信息，包括网格空间范围、体积信息、表面积信息、节点信息等等。网格中存在的任何错误都会出现在这个信息报告中，其中最需要检查的是网格单元的体积不能为负值，否则计算将无法继续下去。

图2-2 Smooth/Swap Grid（光顺/转换网格）面板

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2.2.3光顺并转换网格

执行下列菜单操作，打开Smooth/Swap（网格光顺和转换）面板：

Grid -> Smooth/Swap...

光顺网格可以提高网格质量，提高计算精度。在启动光顺/转换网格面板后，点击Smooth（光顺）按钮，然后再点击Swap（转换）按钮，控制台上将报告被转换网格的数量。反复点击Smooth（光顺）按钮和Swap（转换）按钮，直到报告中被转换（Swap）的网格数量降低为零，则网格光顺处理过程结束。

2.2.4按比例调整网格

执行下列菜单操作，打开Scale Grid（按比例调整网格）面板：

Grid -> Scale...

图2-3 Scale Grid（按比例转换网格）面板

在Units Conversion（单位转换）下面的Grid Was Created In列表中选择in（英寸）作为网格创建数据单位。

点击Scale（比例）按钮进行比例计算。注意在计算域范围（Domain Extents）中，网格的单位显示仍然是国际单位制中的m（米）。

点击Change Length Units（改变长度单位）按钮，可以将英寸变为长度单位，同时可以从面板下方计算域范围中看到x、y坐标的最大值改变为64英寸。

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图2-4 Grid Display（网格显示）面板

图2-5 网格显示

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2.2.5显示网格

执行下列菜单操作，打开Grid Display（网格显示）面板，如图2-4所示：

Display -> Grid...

选择所有表面，然后点击Display（显示）按钮，FLUENT随即打开一个新的显示窗口显示网格，如图2-5所示。

用右键点击图形显示窗口中的一个边界，则与这个边界相关的信息就会显示在控制台窗口中。在网格区域很多时，用这种方法可以比较方便地分辨各个区域。

2.3 计算模型

图2-6 Solver（求解器）面板

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2.3.1设置求解器参数

执行下列菜单操作，打开Solver（求解器）面板：

Define -> Models->Solver...

求解器的缺省设置如图2-6所示，本算例中可以保持这些缺省参数设置。

图2-7 粘性模型面板

2.3.2选择湍流模型

执行下列菜单操作，打开Vicous（粘性）面板，如图2-7所示：

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Define->Models->Viscous...

在Model列表中选择k-epsilon (2 eqn)，即k ε两方程模型。点击OK按钮接受系统

对k ε模型的缺省设置，包括标准模型设置、壁面函数设置和湍流模型常数的设置等等。

2.3.3启用能量方程计算

执行下列菜单操作，打开Energy（能量）面板，并激活能量计算，如图2-8所示：

Define->Models->Energy...

图2-8 能量方程面板

2.4 定义材料性质

创建一种新的物质，命名为water（水），并设置相关参数。

首先执行下列菜单操作，打开Materials（材料）面板，如图2-9所示：

Define -> Materials...

在Name（名称）中键入材料名称water（水），然后设定水的各种物理性质，其中Density（密度）为1000kg/m3， Cp（定压比热）为4216J/kg-K，thermal conductivity（导热系数）为0.677W/m-K，viscosity（粘度）为8x10-4kg/m-s。最后点击Change …… 此处隐藏：3596字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……