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2017-01-11 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
1 現(xiàn)在用FLUENT的UDF來(lái)加入模塊,但是用compiled udf時(shí),共享庫(kù)老是連不上?
解決辦法:
1〉你的計(jì)算機(jī)必須安裝C語(yǔ)言編譯器。
2〉請(qǐng)你按照以下結(jié)構(gòu)構(gòu)建文件夾和存放文件:
libudf/src/*.c (*.c為你的源程序);
libudf/ntx86/2d(二維為2d,三維為3d)/makefile(由makefile_nt.udf改過(guò)來(lái)的)
libudf/ntx86/2d(二維為2d,三維為3d)/user_nt.udf(對(duì)文件中的SOURCE,VERSION,P
ARALLEL_NODE進(jìn)行相應(yīng)地編輯)
3〉通過(guò)命令提示符進(jìn)入文件夾libudf/ntx86/2d/中,運(yùn)行C語(yǔ)言命令 nmake,如果C預(yù)言
編譯器按裝正確和你的源程序無(wú)錯(cuò)誤,那么此時(shí)會(huì)編譯出Fluent需要的庫(kù)文件(*.lib)
這時(shí)再啟動(dòng)Fluent就不會(huì)出錯(cuò)了。
2 在使用UDF中用編譯連接,按照幫助文件中給出的步驟去做了,結(jié)果在連接中報(bào)錯(cuò)
“系統(tǒng)找不到指定文件”。
udf 文件可能不在工作目錄中,應(yīng)該把它拷到工作目錄下,或者輸入它的全部路徑.
3 這個(gè)1e-3或者1e-4的收斂標(biāo)準(zhǔn)是相對(duì)而言的。在FLUENT中殘差是以開(kāi)始5步的平均值為基準(zhǔn)進(jìn)行
比較的。如果你的初值取得好,你的迭代會(huì)很快收斂,但是你的殘差卻依然很高;但是當(dāng)你改變初
場(chǎng)到比較不同的值時(shí),你的殘差開(kāi)始會(huì)很大,但隨后卻可以很快降低到很低的水平,讓你看起來(lái)心
情很好。其實(shí)兩種情況下流場(chǎng)是基本相同的。
由此來(lái)看,判斷是否收斂并不是嚴(yán)格根據(jù)殘差的走向而定的?？梢赃x定流場(chǎng)中具有特征意義的點(diǎn),
監(jiān)測(cè)其速度,壓力,溫度等的變化情況。如果變化很小,符合你的要求,即可認(rèn)為是收斂了。
一般來(lái)說(shuō),壓力的收斂相對(duì)比較慢一些的。
是否收斂不能簡(jiǎn)單看殘差圖,還有許多其他的重要標(biāo)準(zhǔn),比如進(jìn)出口流量差、壓力系數(shù)波動(dòng)等等
盡管殘差仍然維持在較高數(shù)值,但憑其他監(jiān)測(cè)也可判斷是否收斂。最重要的就是是否符合物理事實(shí)
或試驗(yàn)結(jié)論。
殘差曲線是否滿足只是一個(gè)表面的現(xiàn)象,還要看進(jìn)口和出口總量差不得大于1%,而且即使這樣子,
收斂解也不一定準(zhǔn)確,它和網(wǎng)格劃分/離散化誤差,以及屋里模型的準(zhǔn)確性都有關(guān)系.所以得有試驗(yàn)數(shù)
據(jù)做對(duì)比活著理論分析了
當(dāng)然最終是否正確是要看是否與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符合!但既然有殘差圖的話,總應(yīng)該可以大概的看出
是否收斂吧?是否要?dú)埐钜〉揭欢ǖ某潭?或者是殘差不在增長(zhǎng),就可以一定程度上認(rèn)為是收斂
的
殘差的大小不能決定是否收斂,我在用FLUENT計(jì)算時(shí),多采用監(jiān)測(cè)一個(gè)面的速度(或者是壓力、
紊動(dòng)能等參數(shù))基本上不隨著計(jì)算時(shí)間的推移而變化,就認(rèn)為基本達(dá)到收斂
4 據(jù)質(zhì)量守恒,收斂時(shí)進(jìn)、出口的流量數(shù)值應(yīng)大致相等(一般認(rèn)為進(jìn)出口質(zhì)量差值比上入口質(zhì)量的
相對(duì)值小于0.5%時(shí)收斂,但是對(duì)特殊情況可能不同 ),但符號(hào)相反,一般出口流量是負(fù)值。
5 在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)候,開(kāi)始?xì)埐罹€是一直下降的,可是到后來(lái)各種殘差線都顯示為波形波動(dòng),
是不是不收斂阿?
答:
有些復(fù)雜或流動(dòng)環(huán)境惡劣情形下確實(shí)很難收斂。計(jì)算的精度(2階),網(wǎng)格太疏,網(wǎng)格質(zhì)量太差,
等都會(huì)使殘差波動(dòng)。
經(jīng)常遇到,一開(kāi)始下降,然后出現(xiàn)波動(dòng),可以降低松弛系數(shù),我的問(wèn)題就能收斂,但如果網(wǎng)格質(zhì)
量不好,是很難的。通常,計(jì)算非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,如果問(wèn)題比較復(fù)雜,會(huì)出現(xiàn)這種情況,
建議作網(wǎng)格時(shí)多下些功夫 。
理論上說(shuō),殘差的震蕩是數(shù)值迭代在計(jì)算域內(nèi)傳遞遭遇障礙物反射形成周期震蕩導(dǎo)致的結(jié)果,
與網(wǎng)格亞尺度雷諾數(shù)有關(guān)。例如,通常壓力邊界是主要的反射源,換成OUTFLOW邊界會(huì)好些。
這主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷。所以我說(shuō)網(wǎng)格和邊界條件是主要因素。
6 殘差——是cell各個(gè)Face的通量之和,當(dāng)收斂后,理論上當(dāng)單元體內(nèi)沒(méi)有源相時(shí)各個(gè)面流入的通
量也就是對(duì)物理量的輸運(yùn)之和應(yīng)該為0。最大殘差或者RSM殘差反映流場(chǎng)與所要模擬流場(chǎng)(指收斂后
應(yīng)該得到的流場(chǎng),當(dāng)然收斂后得到的流場(chǎng)與真實(shí)流場(chǎng)之間還是存在一定的差距)的差距,殘差越小
越好,由于存在數(shù)值精度問(wèn)題,不可能得到0殘差,對(duì)于單精度計(jì)算一般應(yīng)該低于初始?xì)埐?e-03
以下為好,但還要看具體問(wèn)題。
一般在Fluent里可以添加進(jìn)出口流量監(jiān)控(print or plot),當(dāng)殘差收斂到一定程度后,
還要看進(jìn)出口流量是否達(dá)到穩(wěn)定平衡,才可以確認(rèn)收斂與否。
殘差在較高位震蕩,需要檢查邊界條件是否合理,其次檢查初始條件是否合適,比如在有激波的
流場(chǎng),初始條件不合適,會(huì)帶來(lái)流場(chǎng)的震蕩。有時(shí)流場(chǎng)可能有分離或者回流,這本身是非定?，F(xiàn)象,
計(jì)算時(shí)殘差會(huì)在一定程度上發(fā)生震蕩,這時(shí)如果進(jìn)出口流量是否達(dá)到穩(wěn)定平衡,也可以認(rèn)為流場(chǎng)收斂了
(前提是要消除其他不合理因數(shù))。另外Fluent缺損地采用多重網(wǎng)格,在計(jì)算后期,將多重網(wǎng)格設(shè)置
為零可以避免一些波長(zhǎng)的殘差在細(xì)網(wǎng)格上發(fā)生震蕩。
7 模型比較復(fù)雜,是在pro/E中建的模,然后用igs導(dǎo)入gambit,不過(guò)這樣就產(chǎn)生了很多碎線和碎面并且
在一些面交界的地方還存在尖角。我曾經(jīng)做成功過(guò)把它們統(tǒng)統(tǒng)merge成一個(gè)虛面,中間設(shè)置了一個(gè)可以
容忍尖角的參數(shù),也可以劃分網(wǎng)格,但把生成的msh文件導(dǎo)入fluent就會(huì)出錯(cuò),這是virtual geometry
的原因還是因?yàn)榧饨堑脑?還有,virtual geometry和普通的真實(shí)的幾何體到底有什么區(qū)別?好像最大
的區(qū)別是virtual geometry不能進(jìn)行布爾操作,布爾操作(boolean operation)又是什么?
使用virtual geometry需要注意哪些問(wèn)題?
virtual geometry是很頭疼的問(wèn)題。你把它們統(tǒng)統(tǒng)merge成一個(gè)虛面
按理說(shuō)全是虛的也是可以算的?？赡苁且?yàn)榧饨堑脑?虛實(shí)最大差別:是virtual geometry不能
進(jìn)行布爾操作,boolean operation即是并
對(duì)于復(fù)雜外形的網(wǎng)格生成,不可避免的會(huì)用到virtual geometry,virtual face ,和virtual edge等,
1。作網(wǎng)格的時(shí)候,把所有的面全部合成一個(gè)虛面的做法不好,特別是對(duì)于復(fù)雜外形的網(wǎng)格生成,
你最好在模型變化劇烈的地方多分幾個(gè)面,這樣會(huì)更有效的控制網(wǎng)格能夠在模型表面曲率比較大的
地方能夠生成規(guī)則的結(jié)構(gòu)或者非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。
2對(duì)于你輸入gambit的時(shí)候產(chǎn)生很多碎片的問(wèn)題,你可以適當(dāng)?shù)陌裵roe里面的模型精度和它的公差降低
,因?yàn)間ambit的建模工具精度本事就不高。
3。布爾運(yùn)算就是對(duì)于面與面,體與體的聯(lián)合,相減等運(yùn)算。這個(gè)在所有的cad建模過(guò)程中是經(jīng)常見(jiàn)
到的問(wèn)題。
4。對(duì)于虛體生成的計(jì)算網(wǎng)格,和實(shí)體生成的計(jì)算網(wǎng)格,在計(jì)算的時(shí)候沒(méi)有區(qū)別,關(guān)鍵是看你網(wǎng)格
生成的質(zhì)量如何,與實(shí)體虛體無(wú)關(guān)。
我在作復(fù)雜模型計(jì)算的時(shí)候,大部分都是用的虛體,特別是從其他的建模軟件里面導(dǎo)進(jìn)來(lái)的復(fù)雜
模型,基本上不能夠生成實(shí)體。
至于計(jì)算的效果如何,那是你對(duì)于fluent的設(shè)置問(wèn)題和網(wǎng)格的質(zhì)量問(wèn)題,與模型無(wú)關(guān)。
可以用gambit里面的check功能檢查一下你的網(wǎng)格質(zhì)量,看看質(zhì)量怎么樣
實(shí)體、實(shí)面與虛體、虛面的區(qū)別
在建模中,經(jīng)常會(huì)遇到實(shí)...與虛...,而且虛體的計(jì)算域好像也可以進(jìn)行計(jì)算并得到所需的結(jié)果,
對(duì)二者的根本區(qū)別及在功能上的不同
對(duì)于求解是沒(méi)有任何區(qū)別的,只要你能在虛體或者實(shí)體上劃分你需要的網(wǎng)格
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gambit的實(shí)體和虛體在生成網(wǎng)格和計(jì)算的時(shí)候?qū)τ诮Y(jié)果沒(méi)有任何影響,實(shí)體和虛體的主要區(qū)別有以下幾點(diǎn):
1。實(shí)體可以進(jìn)行布爾運(yùn)算但是虛體不能,雖然不能進(jìn)行布爾運(yùn)算,但是虛體存在merge,split等功能。
2,實(shí)體運(yùn)算在很多cad軟件里面都有,但是虛體是gambit的一大特色,有了虛體以后,
gambit的建模和網(wǎng)格生成的靈活性增加了很多。
3。在網(wǎng)格生成的過(guò)程中,如果有幾個(gè)相對(duì)比較評(píng)彈的面,你可以把它們通過(guò)merge合成一個(gè)
,這樣,作網(wǎng)格的時(shí)候,可以節(jié)省步驟,對(duì)于曲率比較大的面,可能生成的網(wǎng)格質(zhì)量不好,
這時(shí)候,你可以采取用split的方式把它劃分成幾個(gè)小面以提高網(wǎng)格質(zhì)量
8 問(wèn)題一:在畫體網(wǎng)格時(shí)總出現(xiàn)initialization failed perturb boundary nodes and try again.
但是還在繼續(xù)畫。我想一定是有問(wèn)題的。但不知道問(wèn)題出現(xiàn)在哪里?謹(jǐn)請(qǐng)各位大蝦賜教!
問(wèn)題二:在畫面網(wǎng)格時(shí)已經(jīng)定義了spacing,那么在畫體網(wǎng)格時(shí)再定義,會(huì)不會(huì)有沖突?還有,
究竟怎樣定義才是合理的?
第一個(gè)問(wèn)題:在做網(wǎng)格時(shí),所有的錯(cuò)誤提示都表明部分網(wǎng)格生成要么有問(wèn)題沒(méi)有生成,
要么生成的質(zhì)量很差,要重新檢查一下幾何體和網(wǎng)格類型.
第二個(gè)問(wèn)題:如果能夠生成網(wǎng)格的話,重復(fù)定義沒(méi)有問(wèn)題,但是可能會(huì)出現(xiàn)生成面網(wǎng)格的
spacing和體網(wǎng)格的spacing不一致而產(chǎn)生沖突,這種情況下gambit會(huì)自動(dòng)處理,
但生成的網(wǎng)格質(zhì)量未必好.
9 在用gambit生成體網(wǎng)格的時(shí)候,出現(xiàn)了問(wèn)題,提示是
Initialization failed to mesh 23 nodes .
ERROR:TG_mesh_domain failed with error code 1.
ERROR:Tegrahedral meshing has failed for volume v_volume.1.
this is usually caused by problems in the face meshs.
check hte skewnesses of your face meshes and make sure the face
mesh size are not too large in areas of small gaps .
我明白這是因?yàn)槟Ｐ椭械莫M長(zhǎng)面太多,但是在修改了大量的狹長(zhǎng)面以后,
還是存在這個(gè)問(wèn)題,每一個(gè)面我都挨著做了一下網(wǎng)格,看看生成的質(zhì)量怎么樣,
檢查應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題了,但是在生成體網(wǎng)格的時(shí)候,又出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題,不知道該怎么辦
解決辦法
1.減小體網(wǎng)格size,當(dāng)有多個(gè)體的時(shí)候,體網(wǎng)格從小到大過(guò)渡要合理,跨度不要太大
2.合并小面(小面與小面合并,小面并入大面),變成虛體
我覺(jué)得合并小面是個(gè)很有效的方法,網(wǎng)格質(zhì)量也可以得到提升
關(guān)鍵是兩個(gè)小面之間的夾角很大,合并之后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)像角鐵一樣的拐角面,
做網(wǎng)格的時(shí)候效果更差了,老兄說(shuō)的合并成虛面的情況應(yīng)該是兩個(gè)面的夾角不是
太大的情況,減小size我也試驗(yàn)了,但是減小了以后,我的網(wǎng)格數(shù)量就太多了,
算東東的時(shí)候機(jī)子跑不動(dòng)
那就把夾角很大的那兩個(gè)小面部分單獨(dú)切為一個(gè)體算了,對(duì)這個(gè)體給個(gè)很小的size
再試試吧,不行就把它忽略掉
Gambit生成的網(wǎng)格質(zhì)量向來(lái)讓人很頭疼的,用ICEM幾乎不出現(xiàn)負(fù)體積,這可能跟
Gambit的算法有關(guān)系,對(duì)于曲率比較大的區(qū)域,只能增加該處的網(wǎng)格密度,只能這樣了。
**********10 1 FLUENT的初始化面板中有一項(xiàng)是設(shè)置從哪個(gè)地方開(kāi)始計(jì)算(compute from),
選擇從不同的邊界開(kāi)始計(jì)算有很大的區(qū)別嗎?該怎樣根據(jù)具體問(wèn)題選擇從哪里計(jì)算呢?
比如有兩個(gè)速度入口A和B,還有壓力出口等等,是選速度入口還是壓力出口?如果選速度
入口,有兩個(gè),該選哪個(gè)呀?有沒(méi)有什么原則標(biāo)準(zhǔn)之類的東西?
一般是選取ALL ZONE,即所有區(qū)域的平均處理,通常也可選擇有代表性的進(jìn)口
(如多個(gè)進(jìn)口時(shí))進(jìn)行初始化。對(duì)于一般流動(dòng)問(wèn)題,初始值的設(shè)定并不重要,
因?yàn)橛?jì)算容易收斂。但當(dāng)幾何條件復(fù)雜,而且流動(dòng)速度高變化快(如音速流動(dòng)),
初始條件要仔細(xì)選擇。如果不收斂,還應(yīng)試驗(yàn)不同的初始條件,甚至逐次改變邊界
條件最后達(dá)到所要求的條件。
2 要判斷自己模擬的結(jié)果是否是正確的,似乎解的收斂性要比那些初始條件和
邊界條件更重要,可以這樣理解嗎?也就是說(shuō),對(duì)于一個(gè)具體的問(wèn)題,初始條件
和邊界條件的設(shè)定并不是唯一的,為了使解收斂,需要不斷調(diào)整初始條件和
邊界條件直到解收斂為止,是嗎?如果解收斂了,是不是就可以基本確定模擬
的結(jié)果是正確的呢?
對(duì)于一個(gè)具體的問(wèn)題,邊界條件的設(shè)定當(dāng)然是唯一的,只不過(guò)初始化時(shí)可以選擇
不同的初始條件(指定常流),為了使解的收斂比較好,我一般是逐漸的調(diào)節(jié)邊界
條件到額定值( "額定值"是指你題目中要求的入口或出口條件,例如計(jì)算一個(gè)管
內(nèi)流動(dòng),要求入口壓力和溫度為10MPa和3000K,那么我開(kāi)始疊代時(shí)選擇入口壓力和
溫度為1MPa和500K(假設(shè),這看你自己?jiǎn)栴}了),等流場(chǎng)計(jì)算的初具規(guī)模、收斂的
較好了,再逐漸調(diào)高壓力和溫度,經(jīng)過(guò)好幾次調(diào)節(jié)后最終到達(dá)額定值10MPa和3000K,
這樣比一開(kāi)始就設(shè)為10MPa和3000K收斂的要好些)這樣每次疊代可以比較容易收斂,
每次調(diào)節(jié)后不用再初始化即自動(dòng)調(diào)用上次的解為這次的初始解,然后繼續(xù)疊代。
即使解收斂了,這并不意味著就可以基本確定模擬的結(jié)果是正確的,還需要和實(shí)驗(yàn)
的結(jié)果以及理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。
*********11 這個(gè)shadow從何而來(lái)?其邊界層應(yīng)當(dāng)如何設(shè)定?
你定義了屬性不同的兩個(gè)計(jì)算域(例如A和B區(qū)域),兩個(gè)區(qū)域形成共同的交界面。
其中A計(jì)算域的面取以前的名稱,而B計(jì)算域的面則取該名稱.shadow的名字。
在邊界條件中將該表面定義為interior,則可以將該兩區(qū)域結(jié)合成相連的計(jì)算域。
請(qǐng)問(wèn)shadow 是自動(dòng)生成的還是要自己去定義?
自動(dòng)生成的
******shadow面通常在兩種情況下出現(xiàn):
1.當(dāng)一個(gè)wall兩面都是流體域時(shí),那么wall的一面被定義為wall.1,wall的
另一面就會(huì)被軟件自動(dòng)定義為wall.1_shadow,它的特性和wall是一樣的,
有關(guān)它的處理和wall面沒(méi)有什么區(qū)別;
2.另外一種情況就是當(dāng)你在fluent軟件中,把周期性面的周期特性除去時(shí),
也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)shadow面,這種情況比較好理解,shadow面和原來(lái)的面分別構(gòu)
成周期性的兩個(gè)面.
shadow也出現(xiàn)在wall的一面是流體,而另一面是固體的情況。此時(shí)可以
進(jìn)行流體-固體的耦合計(jì)算。
******靜溫和總溫度
總溫即駐點(diǎn)溫度,速度完全滯止時(shí)的溫度
靜溫即當(dāng)?shù)氐臒崃W(xué)溫度
兩者有計(jì)算關(guān)系式的,和總壓、靜壓差不多
也有區(qū)別呀……
比如說(shuō)總溫可以看作流體能量的一個(gè)度量,總壓就不可以……
絕熱流總溫沿流線不變,總壓是下降的(不等熵)……
速度嘛就是流體宏觀運(yùn)動(dòng)的速度呀,由能量守衡知道,機(jī)械能和熱能的總和是守衡的,
當(dāng)機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為熱能,準(zhǔn)確點(diǎn)說(shuō)這里應(yīng)該指動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化的時(shí)候,即速度為0的時(shí)候,
那一點(diǎn)的溫度就是駐點(diǎn)溫度,也就是總溫,這樣的點(diǎn)在實(shí)際流場(chǎng)中可能存在,如前駐點(diǎn),
也可能不存在,只是一種換算而已,用來(lái)描述流體總能量的參量。
靜溫就是一般意義上的溫度,就是你在那一點(diǎn)能測(cè)量出來(lái)的溫度,比如你說(shuō)的火場(chǎng),
那么實(shí)際溫度,比如說(shuō)1000度,這個(gè)就是靜溫:)靜溫是區(qū)別總溫的
****怎樣判斷計(jì)算結(jié)果是否收斂!
1、觀察點(diǎn)處的值不再隨計(jì)算步驟的增加而變化;
2、各個(gè)參數(shù)的殘差隨計(jì)算步數(shù)的增加而降低,最后趨于平緩;
3、要滿足質(zhì)量守恒(計(jì)算中不牽涉到能量)或者是質(zhì)量與能量守恒(計(jì)算中牽涉到能量)。
特別要指出的是,即使前兩個(gè)判據(jù)都已經(jīng)滿足了,也并不表示已經(jīng)得到合理的收斂解了,
因?yàn)?如果松弛因子設(shè)置得太緊,各參數(shù)在每步計(jì)算的變化都不是太大,也會(huì)使前兩個(gè)
判據(jù)得到滿足。此時(shí)就要再看第三個(gè)判據(jù)了。
還需要說(shuō)明的就是,一般我們都希望在收斂的情況下,殘差越小越好,但是殘差曲線是
全場(chǎng)求平均的結(jié)果,有時(shí)其大小并不一定代表計(jì)算結(jié)果的好壞,有時(shí)即使計(jì)算的殘差
很大,但結(jié)果也許是好的,關(guān)鍵是要看計(jì)算結(jié)果是否符合物理事實(shí),即殘差的大小與
模擬的物理現(xiàn)象本身的復(fù)雜性有關(guān),必須從實(shí)際物理現(xiàn)象上看計(jì)算結(jié)果。比如說(shuō)本斑
最近在算的一個(gè)全機(jī)模型,在大攻角情況下,解震蕩得非常厲害,而且殘差的量級(jí)也總
下不去,但這仍然是正確的,為什么呢,因?yàn)榇蠊ソ窍聦?shí)際流動(dòng)情形就是這樣的,不斷有
渦的周期性脫落,流場(chǎng)本身就是非定常的,所以解也是波動(dòng)的,處理的時(shí)候取平均就可以呢:)
1 1. 什么是結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
1.1結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
從嚴(yán)格意義上講,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)所有的內(nèi)部點(diǎn)都具有相同的毗鄰單元。
它可以很容易地實(shí)現(xiàn)區(qū)域的邊界擬合,適于流體和表面應(yīng)力集中等方面的計(jì)算。
它的主要優(yōu)點(diǎn)是:
網(wǎng)格生成的速度快。
網(wǎng)格生成的質(zhì)量好。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
對(duì)曲面或空間的擬合大多數(shù)采用參數(shù)化或樣條插值的方法得到,區(qū)域光滑,
與實(shí)際的模型更容易接近。
它的最典型的缺點(diǎn)是適用的范圍比較窄,只適用于形狀規(guī)則的圖形。
尤其隨著近幾年的計(jì)算機(jī)和數(shù)值方法的快速發(fā)展,人們對(duì)求解區(qū)域的幾何
形狀的復(fù)雜性的要求越來(lái)越高,在這種情況下,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成技術(shù)就顯得力不從心了。
1.2非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格
同結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的定義相對(duì)應(yīng),非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格是指網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)的內(nèi)部點(diǎn)不具有相同的毗鄰單元。
即與網(wǎng)格剖分區(qū)域內(nèi)的不同內(nèi)點(diǎn)相連的網(wǎng)格數(shù)目不同。從定義上可以看出,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和
非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有相互重疊的部分,即非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格中可能會(huì)包含結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的部分。
2.如果一個(gè)幾何造型中既有結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,也有非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,分塊完成的,分別生成網(wǎng)格后,
也可以直接就調(diào)入fluent中計(jì)算。
3.在fluent中,對(duì)同一個(gè)幾何造型,如果既可以生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,也可生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,
當(dāng)然前者要比后者的生成復(fù)雜的多,那么應(yīng)該選擇哪種網(wǎng)格,兩者計(jì)算結(jié)果是否相同,哪個(gè)
的計(jì)算結(jié)果更好些呢?
一般來(lái)說(shuō),結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的計(jì)算結(jié)果比非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格更容易收斂,也更準(zhǔn)確。但后者容易做。
影響精度主要是網(wǎng)格質(zhì)量,和你是用那種網(wǎng)格形式關(guān)系并不是很大,如果結(jié)構(gòu)話網(wǎng)格的質(zhì)量很差,
結(jié)果同樣不可靠,相對(duì)而言,結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格更有利于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和加快計(jì)算速度。
結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格據(jù)說(shuō)計(jì)算速度快一些,但是網(wǎng)格劃分需要技巧和耐心。非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格容易生成,
但相對(duì)來(lái)說(shuō)速度要差一些。
4.在gambit中,只有map和submap生成的是結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,其余均為非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。
2 我們經(jīng)常遇到計(jì)算區(qū)是對(duì)稱的問(wèn)題,如同心圓環(huán)內(nèi)的自然對(duì)流,圓柱繞流,
我們?yōu)榱斯?jié)省計(jì)算資源,許多時(shí)候都把計(jì)算區(qū)域趣味一半,但有些問(wèn)題的真實(shí)情況是
兩步分的流場(chǎng)及物理量的分布并不對(duì)稱呀,問(wèn)我們?nèi)绾闻袛嘣摬辉搮^(qū)一般呢?
對(duì)秤的問(wèn)題一般用在流場(chǎng)穩(wěn)態(tài)解..需滿足1.幾何圖形對(duì)秤..2.邊界條件對(duì)秤..
也就是物理?xiàng)l件對(duì)秤..3.structral網(wǎng)格..所以對(duì)秤軸的Flux和properties gradient必須為0...
3 按照算例學(xué)習(xí)了一段時(shí)間,有些簡(jiǎn)單的問(wèn)題還可以分析對(duì)錯(cuò),但是對(duì)于一些頭腦里沒(méi)有
概念的問(wèn)題,是做出了很多圖行了,矢量圖了,但是如何比較仔細(xì)全面的分析其合理性,
覺(jué)得有些困難,望師兄指點(diǎn)~~~~~~~~~~~~
答:
一般來(lái)講計(jì)算應(yīng)該輔助以高精度的實(shí)驗(yàn)作為證明,無(wú)法或不容易用實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的往往是計(jì)算
一個(gè)經(jīng)典的或別人算過(guò)的例子對(duì)比一下。既然已經(jīng)作出了很多圖,可以試試分析一下,
看看跟經(jīng)典的理論一致否。圖是做出來(lái)了,但是真的想說(shuō)明問(wèn)題,恐怕還有一段路。
以上是我的一點(diǎn)看
4 courant number實(shí)際上是指時(shí)間步長(zhǎng)和空間步長(zhǎng)的相對(duì)關(guān)系,系統(tǒng)自動(dòng)減小courant數(shù),
這種情況一般出現(xiàn)在存在尖銳外形的計(jì)算域,當(dāng)局部的流速過(guò)大或者壓差過(guò)大時(shí)出錯(cuò),
把局部的網(wǎng)格加密再試一下。
在fluent中,用courant number來(lái)調(diào)節(jié)計(jì)算的穩(wěn)定性與收斂性。一般來(lái)說(shuō),
隨著courant number的從小到大的變化,收斂速度逐漸加快,但是穩(wěn)定性逐漸降低。
所以具體的問(wèn)題,在計(jì)算的過(guò)程中,最好是把courant number從小開(kāi)始設(shè)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(wěn)定的話,可以適當(dāng)?shù)脑黾?
courant number的大小,根據(jù)自己具體的問(wèn)題,找出一個(gè)比較合適的courant number,
讓收斂速度能夠足夠的快,而且能夠保持它的穩(wěn)定性。
5 我覺(jué)得FLUENT 中關(guān)于松弛因子的解釋就很清楚的.
由于流體力學(xué)中要求解非線性的方程,在求解過(guò)程中,控制變量的變化是很必要的,
這就通過(guò)松弛因子來(lái)實(shí)現(xiàn)的.它控制變量在每次迭代中的變化.也就是說(shuō),變量的新值
為原值加上變化量乘以松弛因子.
如:
A1=A0+B*DETA
A1 新值
A0 原值
B 松弛因子
DETA 變化量
松弛因子可控制收斂的速度和改善收斂的狀況!
為1,相當(dāng)于不用松弛因子
大于1,為超松弛因子,加快收斂速度
小于1,欠松弛因子,改善收斂的條件
一般來(lái)講,大家都是在收斂不好的時(shí)候,采用一個(gè)較小的欠松弛因子。
Fluent里面用的是欠松弛,主要防止兩次迭代值相差太大引起發(fā)散。
松弛因子的值在0~1之間,越小表示兩次迭代值之間變化越小,也就越穩(wěn)定,但收斂也就越慢。
6 用右鍵點(diǎn)擊顯示的圖形的邊框,點(diǎn)擊copy to clipboard,然后就可以粘貼到別的地方去了。
直接這樣的話是黑色背景的圖片,要是想要白的色背景的圖片,先點(diǎn)擊Page Setup在彈出的對(duì)話
框中選中Reverse Foreground Orientation,然后再copy to clipboard就可了。在Page Setup
對(duì)話框里還有其他選項(xiàng)可以設(shè)置,大家可以試一試。
7 下面幾個(gè)問(wèn)題是使用FLUENT的同仁經(jīng)常遇到的
有的問(wèn)題問(wèn)了不下10次了,歸納一下
1.GAMBIT需要裝EXCEED才能用,推薦EXCEED 6.2
出錯(cuò)信息“unable find Exceed X Server ”
fluent的運(yùn)行:直接在開(kāi)始-程序-Fluent Inc里面
gambit的運(yùn)行:先運(yùn)行命令提示符,輸入gambit,回車
2.FLUENT和GAMBIT需要把相應(yīng)license.dat文件拷貝到FLUENT.INC/license目錄下
出錯(cuò)信息“unable find/open license.dat"
3.FLUENT和GAMBIT推薦使用默認(rèn)安裝設(shè)置,
安裝完GAMBIT請(qǐng)?jiān)O(shè)置環(huán)境變量,
設(shè)置辦法“開(kāi)始-程序-FLUENT INC-Set Environment"
出錯(cuò)信息:運(yùn)行g(shù)ambit時(shí)提示找不到gambit文件?
4.安裝好FLUENT和GAMBIT最好設(shè)置一下用戶默認(rèn)路徑
推薦設(shè)置辦法,在非系統(tǒng)分區(qū)建一個(gè)目錄,如d:\users
a) win2k用戶在控制面板-用戶和密碼-高級(jí)-高級(jí),在使用fluent用戶的配置文件
修改本地路徑為d:\users,重起到該用戶運(yùn)行命令提示符,檢查用戶路徑是否修改
b) xp用戶,把命令提示符發(fā)送到桌面快捷方式,右鍵單擊命令提示符快捷方式
在快捷方式-起始位置加入D:\users,重起檢查
5.gambit的缺省文件已經(jīng)打開(kāi),gambit運(yùn)行失敗,
到用戶默認(rèn)目錄刪除default_id.*等文件
出錯(cuò)信息“IDENTIFIER "default_id" CURRENTLY OPEN”
6.FLUENT計(jì)算開(kāi)始迭代最好使用較小的庫(kù)朗數(shù),否則容易導(dǎo)致迭代發(fā)散?
修改辦法slove-controls-solution,修改courant Number
默認(rèn)值為1,開(kāi)始沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的改小點(diǎn),比如0.01,然后逐漸加大,
經(jīng)驗(yàn)豐富的同仁自己決定
7.FLUENT修改迭代值的極限,slove-controls-Limits
根據(jù)你計(jì)算的情況決定
歸納了一下FLUENT使用過(guò)程中,經(jīng)常遇到的幾個(gè)問(wèn)題,
建議初次使用FLUENT遇到麻煩的時(shí)候,先看看此文,或許就是其中的某種情況。
8 對(duì)于一個(gè)剛開(kāi)始接觸軟件的新手,應(yīng)該從以下方面入手學(xué)習(xí):
1.GAMBIT軟件的學(xué)習(xí),首先熟悉這個(gè)前處理軟件,在里面構(gòu)造幾何體、劃網(wǎng)格及設(shè)置邊界條件
(關(guān)于軟件界面的介紹和一些算例在本研究所的ftp上有,在《學(xué)術(shù)報(bào)告第23期》)。
2.FLUENT軟件的應(yīng)用過(guò)程(可以結(jié)合一些算例學(xué)習(xí)):
1).構(gòu)造計(jì)算域,創(chuàng)建網(wǎng)格
2).運(yùn)行合適的解算器:2D、3D、2DDP、3DDP
3).輸入網(wǎng)格
4).檢查網(wǎng)格
5).選擇解算器的格式
6).選擇需要解的基本方程:層流還是湍流(無(wú)粘)、化學(xué)組分還是化學(xué)反應(yīng)、熱傳導(dǎo)模型等
7). 確定所需要的附加模型:風(fēng)扇,熱交換,多孔介質(zhì)等
8). 指定材料物理性質(zhì)
9). 指定邊界條件
10).調(diào)節(jié)解的控制參數(shù)
11).初始化流場(chǎng)
12).開(kāi)始計(jì)算
13).檢查結(jié)果
14).保存結(jié)果
15).必要的話,細(xì)化網(wǎng)格,改變數(shù)值和物理模型
9 [這個(gè)貼子最后由caoqx在 2004/09/15 10:03am 第 2 次編輯]
1.FLUENT軟件的下載
現(xiàn)在網(wǎng)上有很多fluent的安裝及幫助文件,大家可以到北大天網(wǎng)、
工大校內(nèi)ftp(http://dw.hit.edu.cn/)等搜一下,
這里給出一個(gè)下載安裝軟件的路徑:
ftp://202.118.237.120/ 匿名登陸即可。
2.FLUENT軟件的安裝
需要安裝的軟件:
Exceed
Gambit
Fluent
安裝順序:首先安裝Exceed,再裝Gambit和Fluent。最后不要忘了把
flexlm文件復(fù)制到系統(tǒng)盤根目錄下。
安裝完成后,你可以分別雙擊FLUENT.INC\ntbin\ntx86文件夾下的
gambit和fluent的圖標(biāo),來(lái)運(yùn)行它們。
gambit運(yùn)行過(guò)程中常遇到的一個(gè)問(wèn)題是:在Gambit建模過(guò)程中出現(xiàn)界面
突然跳出,并且下次運(yùn)行Gambit時(shí),界面調(diào)不出來(lái),這時(shí)只需刪去gambit
工作目錄下的(默認(rèn)的工作目錄為\FLUENT.INC\ntbin\ntx86)
后綴為*.lok的文件,就會(huì)恢復(fù)正常。
10 fluent生成mpg文件經(jīng)驗(yàn)
步驟就是先在Solve\Animate下Define一個(gè)動(dòng)畫序列,然后算的時(shí)候
fluent會(huì)記下相應(yīng)的幀。算完后,用Playback回訪或者生成mpg文件。
經(jīng)驗(yàn)是:此時(shí)用那個(gè)Playback生成mpg文件時(shí),十次大概能有一次成功!
解決方法是:關(guān)了fluent重啟,然后再用那個(gè)Playback讀那個(gè)序列,然后生成
mpg文件,這么做的成功率比較高
11 首先要進(jìn)入denf-modi打開(kāi)能量方程才能選擇,然后在solver-moniter-residu
里面就會(huì)出現(xiàn)enery的選項(xiàng)
12 [這個(gè)貼子最后由caoqx在 2004/09/15 08:39am 第 2 次編輯]
1.劃分體網(wǎng)格時(shí),為了得到高質(zhì)量的網(wǎng)格,把體分成了幾部分,分別劃分網(wǎng)格,
是不是導(dǎo)入fluent時(shí)要用tmerge合并成一個(gè)體網(wǎng)格呀? you can see this example
in fluent 6.1.22 Using Sliding Meshes
答:
不用。
在同一GAMBIT文件中對(duì)不同的體劃分網(wǎng)格時(shí),最后輸出的網(wǎng)格文件包含了所有的網(wǎng)格。
注意:若用split剖分體時(shí),要選擇“connected”選項(xiàng),否則FLUENT會(huì)將交界面默認(rèn)
為壁面(wall)。
面網(wǎng)格劃分也是類似的。
2.分塊劃分網(wǎng)格,定義邊界時(shí),交接面還用定義嘛,如果不定義是不是默認(rèn)為墻呀,
要想使其為內(nèi)部界面,定義為interface嗎?
答:
split出來(lái)的區(qū)域,如果你不定義邊界,gambit會(huì)默認(rèn)為interior.
亞孫持因子
1、亞松馳(Under Relaxation):所謂亞松馳就是將本層次計(jì)算結(jié)果與上一層次結(jié)果的差值作適當(dāng)縮減,以避免由于差值過(guò)大而引起非線性迭代過(guò)程的發(fā)散。用通用變量 來(lái)寫出時(shí),為松馳因子(Relaxation Factors)?！稊?shù)值傳熱學(xué)-214》
2、FLUENT中的亞松馳:由于FLUENT所解方程組的非線性,我們有必要控制 的變化。一般用亞松馳方法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制,該方法在每一部迭代中減少了 的變化量。亞松馳最簡(jiǎn)單的形式為:單元內(nèi)變量 等于原來(lái)的值 加上亞松馳因子a與 變化的積分離解算器使用亞松馳來(lái)控制每一步迭代中的計(jì)算變量的更新。這就意味著使用分離解算器解的方程,包括耦合解算器所解的非耦合方程(湍流和其他標(biāo)量)都會(huì)有一個(gè)相關(guān)的亞松馳因子。在FLUENT中,所有變量的默認(rèn)亞松馳因子都是對(duì)大多數(shù)問(wèn)題的最優(yōu)值。這個(gè)值適合于很多問(wèn)題,
但是對(duì)于一些特殊的非線性問(wèn)題(如:某些湍流或者高Rayleigh數(shù)自然對(duì)流問(wèn)題),在計(jì)算開(kāi)始時(shí)要慎重減小亞松馳因子。
使用默認(rèn)的亞松馳因子開(kāi)始計(jì)算是很好的習(xí)慣。如果經(jīng)過(guò)4到5步的迭代殘差仍然增長(zhǎng),你就需要減小亞松馳因子。
有時(shí)候,如果發(fā)現(xiàn)殘差開(kāi)始增加,你可以改變亞松馳因子重新計(jì)算。在亞松馳因子過(guò)大時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)這種情況。最為安全的方法就是在對(duì)亞松馳因子做任何修改之前先保存數(shù)據(jù)文件,并對(duì)解的算法做幾步迭代以調(diào)節(jié)到新的參數(shù)。最典型的情況是,亞松馳因子的增加會(huì)使殘差有少量的增加,但是隨著解的進(jìn)行殘差的增加又消失了。如果殘差變化有幾個(gè)量級(jí)你就需要考慮停止計(jì)算并回到最后保存的較好的數(shù)據(jù)文件。
注意:粘性和密度的亞松馳是在每一次迭代之間的。而且,如果直接解焓方程而不是溫度方程(即:對(duì)PDF計(jì)算),基于焓的溫度的更新是要進(jìn)行亞松馳的。要查看默認(rèn)的亞松弛因子的值,你可以在解控制面板點(diǎn)擊默認(rèn)按鈕。
對(duì)于大多數(shù)流動(dòng),不需要修改默認(rèn)亞松弛因子。但是,如果出現(xiàn)不穩(wěn)定或者發(fā)散你就需要減小默認(rèn)的亞松弛因子了,其中壓力、動(dòng)量、k和e的亞松弛因子默認(rèn)值分別為0.2,0.5,0.5和0.5。
對(duì)于SIMPLEC格式一般不需要減小壓力的亞松弛因子。在密度和溫度強(qiáng)烈耦合的問(wèn)題中,
如相當(dāng)高的Rayleigh數(shù)的自然或混合對(duì)流流動(dòng),應(yīng)該對(duì)溫度和/或密度(所用的亞松弛因子小于1.0)進(jìn)行亞松弛。相反,當(dāng)溫度和動(dòng)量方程沒(méi)有耦合或者耦合較弱時(shí),流動(dòng)密度是常數(shù),溫度的亞松弛因子可以設(shè)為1.0。
對(duì)于其它的標(biāo)量方程,如漩渦,組分,PDF變量,對(duì)于某些問(wèn)題默認(rèn)的亞松弛可能過(guò)大,
尤其是對(duì)于初始計(jì)算。你可以將松弛因子設(shè)為0.8以使得收斂更容易。
SIMPLE與SIMPLEC比較
在FLUENT中,可以使用標(biāo)準(zhǔn)SIMPLE算法和SIMPLEC(SIMPLE-Consistent)算法,默認(rèn)是SIMPLE算法,但是對(duì)于許多問(wèn)題如果使用SIMPLEC可能會(huì)得到更好的結(jié)果,尤其是可以應(yīng)用增加的亞松馳迭代時(shí),具體介紹如下。
對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單的問(wèn)題(如:沒(méi)有附加模型激活的層流流動(dòng)),其收斂性已經(jīng)被壓力速度耦合所限制,你通?？梢杂肧IMPLEC算法很快得到收斂解。在SIMPLEC中,壓力校正亞松馳因子通常設(shè)為1.0,它有助于收斂。但是,在有些問(wèn)題中,將壓力校正松弛因子增加到1.0可能會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定。
對(duì)于所有的過(guò)渡流動(dòng)計(jì)算,強(qiáng)烈推薦使用PISO算法鄰近校正。它允許你使用大的時(shí)間步,而且對(duì)于動(dòng)量和壓力都可以使用亞松馳因子1.0。對(duì)于定常狀態(tài)問(wèn)題,具有鄰近校正的PISO并不會(huì)比具有較好的亞松馳因子的SIMPLE或SIMPLEC好。
對(duì)于具有較大扭曲網(wǎng)格上的定常狀態(tài)和過(guò)渡計(jì)算推薦使用PISO傾斜校正。
當(dāng)你使用PISO鄰近校正時(shí),對(duì)所有方程都推薦使用亞松馳因子為1.0或者接近1.0。
如果你只對(duì)高度扭曲的網(wǎng)格使用PISO傾斜校正,請(qǐng)?jiān)O(shè)定動(dòng)量和壓力的亞松馳因子之和為
1.0
比如:壓力亞松馳因子0.3,動(dòng)量亞松馳因子0.7)。如果你同時(shí)使用PISO的兩種校正方法,
推薦參閱PISO鄰近校正中所用的方法。單精度和雙精度求解器
在所有的操作系統(tǒng)上都可以進(jìn)行單精度和雙精度計(jì)算。對(duì)于大多數(shù)情況來(lái)說(shuō),單精度計(jì)算已經(jīng)足夠,但在下面這些情況下需要使用雙精度計(jì)算:
(1)計(jì)算域非常狹長(zhǎng)(比如細(xì)長(zhǎng)的管道),用單精度表示節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)可能不夠精確,這時(shí)需要采用雙精度求解器。
(2)如果計(jì)算域是許多由細(xì)長(zhǎng)管道連接起來(lái)的容器,各個(gè)容器內(nèi)的壓強(qiáng)各不相同。如果某個(gè)容器的壓強(qiáng)特別高的話,那么在采用同一個(gè)參考?jí)簭?qiáng)時(shí),用單精度表示其他容器內(nèi)壓強(qiáng)可能產(chǎn)生較大的誤差,這時(shí)可以考慮使用雙精度求解器。
(3)在涉及到兩個(gè)區(qū)域之間存在很大的熱交換,或者網(wǎng)格的長(zhǎng)細(xì)比很大時(shí),用單精度可能無(wú)法正確傳遞邊界信息,并導(dǎo)致計(jì)算無(wú)法收斂,或精度達(dá)不到要求,這時(shí)也可以考慮采用雙精度求解器。
網(wǎng)格文件是包含各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)坐標(biāo)值和網(wǎng)格連接信息2,以及各分塊網(wǎng)格的類型和節(jié)點(diǎn)數(shù)量等信息的文件
進(jìn)程文件(journal file)是一個(gè)FLUENT 的命令集合,其內(nèi)容用Scheme 語(yǔ)言寫成。可以通過(guò)兩個(gè)途徑創(chuàng)建進(jìn)程文件:一個(gè)是在用戶進(jìn)入圖形用戶界面后,系統(tǒng)自動(dòng)記錄用戶的操作和命令輸入,自動(dòng)生成進(jìn)程文件;另一個(gè)是用戶使用文本編輯器直接用Scheme 語(yǔ)言創(chuàng)建進(jìn)程文件,其工作過(guò)程與用FORTRAN 語(yǔ)言編程類似。
File -> Write -> Start Journal
系統(tǒng)就開(kāi)始記錄進(jìn)程文件。此時(shí)原來(lái)的Start Journa(l 開(kāi)始進(jìn)程)菜單項(xiàng)變?yōu)镾top Journal(終止進(jìn)程),點(diǎn)擊Stop Journal(終止進(jìn)程)菜單項(xiàng)則記錄過(guò)程停止。
邊界函數(shù)分布文件(profile file)用于定義計(jì)算邊界上的流場(chǎng)條件
,還可以將邊界網(wǎng)格寫入單獨(dú)的文件,相應(yīng)的菜單操作是:
File -> Write -> Boundary Grid
在打開(kāi)的文件選擇窗口中保存文件即可。在用戶對(duì)網(wǎng)格不滿意時(shí),可以先將邊界網(wǎng)格保存起來(lái),然后再用Tgrid 軟件讀入這個(gè)網(wǎng)格文件,并重新生成滿意的立體網(wǎng)格。
FLUENT 目前可以兼容的導(dǎo)出格式包括ABAQUS、ANSYS、ASCII、AVS、CGNS、Data Explorer、EnSight (過(guò)去稱為 MPGS )、FAST、Fieldview、I-DEAS、NASTRAN、PATRAN、RadTherm 和Tecplot 格式。
需要注意的是,FLUENT 不支持表面(surface)數(shù)據(jù)。如果導(dǎo)出的文件中帶有指定的表面,那么這樣的文件將不能重新導(dǎo)入FLUENT。不過(guò)FLUENT 的網(wǎng)格生成軟件TGrid 支持表面數(shù)據(jù)。另外,I-DEAS 軟件不支持金字塔型的網(wǎng)格劃分方式,所以如果網(wǎng)格中帶有金字塔型網(wǎng)格的數(shù)據(jù),I-DEAS 將無(wú)法識(shí)別這樣的數(shù)據(jù)。EnSight6 和結(jié)構(gòu)化FieldViewCase+Data 數(shù)據(jù)可以用FLUENT 并行版輸出。
網(wǎng)格之間解的插值(interpolate)
FLUENT 允許在幾何形狀確定后,通過(guò)插值的方式,在不同網(wǎng)格之間傳遞數(shù)據(jù)。比如,可以將六面體網(wǎng)格的計(jì)算結(jié)果,通過(guò)插值轉(zhuǎn)換成混合網(wǎng)格的計(jì)算解,然后再利用這個(gè)解作為初始解開(kāi)始混合網(wǎng)格中的計(jì)算
在FLUENT 中對(duì)下述問(wèn)題只能使用國(guó)際單位制進(jìn)行輸入:
(1)邊界函數(shù)分布文件。
(2)源項(xiàng)。
(3)自定義場(chǎng)變量。
(4)由外部繪圖軟件生成的數(shù)據(jù)。
(5)用戶自定義函數(shù)(UDF)。
FLUENT 中的“缺省”單位制與國(guó)際單位制的唯一區(qū)別是角度的單位是“度”,而不是 弧度。
FLUENT 提供三種計(jì)算方式,即分離方式、耦合隱式和耦合顯式。這三種計(jì)算方式都可以給出精確的計(jì)算結(jié)果,只是針對(duì)某些特殊問(wèn)題時(shí),某種計(jì)算方式可能比其它兩種方式更快一些。
分離計(jì)算和耦合計(jì)算的區(qū)別在于求解連續(xù)、動(dòng)量、能量和組元方程的方法有所不同。分離方式是分別求解上面的幾個(gè)方程,最后得到全部方程的解,耦合方式則是用求解方程組的方式,同時(shí)進(jìn)行計(jì)算并最后獲得方程的解。兩種計(jì)算方式的共同點(diǎn)是,在求解附帶的標(biāo)量方程時(shí),比如計(jì)算湍流模型或輻射換熱時(shí),都是采用單獨(dú)求解的方式,就是先求解控制方程,再求解湍流模型方程或輻射方程。顯式和隱式的區(qū)別在于對(duì)方程的線化方式有所不同。
分離方式一般用于不可壓流或弱可壓流的計(jì)算。耦合方式則通常用于高速可壓流計(jì)算。而在FLUENT 中,兩種方式都可以用于可壓和不可壓流動(dòng)計(jì)算,只是在計(jì)算高速可壓流時(shí),耦合方式的計(jì)算結(jié)果更好一些。
FLUENT 求解器的缺省計(jì)算方法是分離算法,但是對(duì)于高速可壓流、徹體力強(qiáng)耦合型
問(wèn)題(比如浮力問(wèn)題或旋轉(zhuǎn)流動(dòng)問(wèn)題)、超細(xì)網(wǎng)格計(jì)算問(wèn)題等類型的問(wèn)題,最好還是使用耦合隱式計(jì)算方式。這個(gè)求解器收斂速度更快,只是需要占用更大的內(nèi)存
耦合顯式計(jì)算也是將能量方程與其它方程耦合在一起進(jìn)行計(jì)算,但是所需內(nèi)存更小,而計(jì)算時(shí)間則比較長(zhǎng)。
只能在分離式求解器中使用的模型:
(1)多相流模型。
(2)混合濃度/PDF 燃燒模型。
(3)預(yù)混燃燒模型。
(4)污染物構(gòu)成模型。
(5)相變模型。
(6)Rosseland 輻射模型。
(7)特定質(zhì)量流周期流模型。
(8)流向周期性換熱模型。
簡(jiǎn)單地說(shuō),可以用三種方法判斷計(jì)算是否已經(jīng)收斂:
(1)觀察殘差曲線。
可以在殘差監(jiān)視器面板中設(shè)置Convergence Criterion(收斂判據(jù)),比如設(shè)為10-3,則殘差下降到小于10-3 時(shí),系統(tǒng)既認(rèn)為計(jì)算已經(jīng)收斂并同時(shí)終止計(jì)算。
(2)流場(chǎng)變量不再變化。
有時(shí)候不論怎樣計(jì)算,殘差都不能降到收斂判據(jù)以下。此時(shí)可以用具有代表性的流場(chǎng)變量來(lái)判斷計(jì)算是否已經(jīng)收斂——如果流場(chǎng)變量在經(jīng)過(guò)很多次迭代后不再發(fā)生變化,就可以認(rèn)為計(jì)算已經(jīng)收斂。
(3)總體質(zhì)量、動(dòng)量、能量達(dá)到平衡。
在Flux Reports(通量報(bào)告)面板中檢查質(zhì)量、動(dòng)量、能量和其他變量的總體平衡情況。通過(guò)計(jì)算域的凈通量應(yīng)該小于0.1%。
一階精度格式的缺點(diǎn)是耗散性很大,計(jì)算穩(wěn)定性好,但是對(duì)流場(chǎng)中梯度比較大區(qū)域內(nèi)的解有比較嚴(yán)重的“抹平”現(xiàn)象,因此為了獲得精度更高的結(jié)果,可以采用二階精度格式。因?yàn)槎A精度格式的穩(wěn)定性不如一階精度,所以在采用二階精度格式的時(shí)候要適當(dāng)減小亞松弛因子
通過(guò)對(duì)一階精度的計(jì)算結(jié)果和采用適應(yīng)性網(wǎng)格、并用二階精度計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,可以發(fā)現(xiàn),后者的耗散性已經(jīng)大大減小,計(jì)算精度得到提高。在FLUENT 中,一階精度格式是缺省設(shè)置的計(jì)算格式,在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中可以用它獲得初始流場(chǎng),然后再提高計(jì)算格式精度,最后采用適應(yīng)性網(wǎng)格技術(shù)。采用這樣的計(jì)算策略,既可以保證計(jì)算的穩(wěn)定性,又可以獲得精度較高的流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果,因此在復(fù)雜流場(chǎng)的計(jì)算中是經(jīng)常使用的辦法.
結(jié)構(gòu)網(wǎng)格就是網(wǎng)格拓?fù)湎喈?dāng)于矩形域內(nèi)均勻網(wǎng)格的網(wǎng)格。為了便于處理物面邊界條件,以提高計(jì)算精度,常要求結(jié)構(gòu)網(wǎng)格具有貼體性質(zhì),即通過(guò)坐標(biāo)變換,使物體的幾何邊界成為坐標(biāo)面(線)?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成方法基本上可分為以下四大類:
1、代數(shù)生成方法。其特點(diǎn)是根據(jù)邊界上規(guī)定的網(wǎng)格點(diǎn)位置,或者附加一些參考點(diǎn)位置,用插值方法確定所有其它網(wǎng)格點(diǎn)的位置。它具有簡(jiǎn)便靈活、計(jì)算速度快的突出優(yōu)點(diǎn),但對(duì)復(fù)雜的幾何形狀往往難以找到合適的插值函數(shù)。
2、保角變換方法。它能生成完全正交的貼體網(wǎng)格,計(jì)算機(jī)時(shí)也少,但局限于二維情況,且對(duì)物體形狀往往有很大限制。
3、偏微分方程方法。其特點(diǎn)是通過(guò)求解偏微分方程的邊值問(wèn)題來(lái)確定區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格點(diǎn)分布。它具有較大的適應(yīng)性,且生成的網(wǎng)格質(zhì)量很好,特別是橢圓型方程生成的網(wǎng)格通常是光滑和均勻變化的,同時(shí)調(diào)和函數(shù)的極值性質(zhì)保證了網(wǎng)格生成時(shí)物理空間和計(jì)算空間之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,但網(wǎng)格較密時(shí),一般需要較長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)時(shí)。
4、變分原理方法。在這類方法中,將生成網(wǎng)格所希望滿足的要求表示成某個(gè)目標(biāo)函數(shù)(泛函)取極值。這種方法常用于生成自適應(yīng)網(wǎng)格,因?yàn)榭梢员容^方便地將自適應(yīng)網(wǎng)格的要求用某個(gè)變分原理來(lái)表示,然后再導(dǎo)出和該變分原理相應(yīng)的偏微分方程,即Euler 方程。
結(jié)構(gòu)網(wǎng)格總的優(yōu)點(diǎn)是可以方便準(zhǔn)確地處理邊界條件,計(jì)算精度高,并且可以采用許多高效隱式算法和多重網(wǎng)格法,計(jì)算效率也較高。缺點(diǎn)是對(duì)復(fù)雜外形的網(wǎng)格生成較難,甚至難以實(shí)現(xiàn);即使生成多塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,塊與塊之間的界面處理又十分復(fù)雜,因而在使用上受到限制。
非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格就是指這種網(wǎng)格單元和節(jié)點(diǎn)彼此沒(méi)有固定的規(guī)律可循,其節(jié)點(diǎn)分布完全是任意的。其基本思想基于這樣的假設(shè):任何空間區(qū)域都可以被四面體(三維)或三角形(二維)單元所填滿,即任何空間區(qū)域都可以被四面體或三角形為單元的網(wǎng)格所劃分。它有兩種類型:宏觀非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和微觀非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。
宏觀非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格是先將空間區(qū)域劃分成許多小塊,每個(gè)小塊用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分,再將每個(gè)小塊網(wǎng)格用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格連接,合并成總體網(wǎng)格。它在一定程度上可以解復(fù)雜邊界問(wèn)題,但塊網(wǎng)格拓?fù)涞男纬赏枰罅康娜斯ぬ幚?因而不易形成工程實(shí)際所需的通用程序;而且這種網(wǎng)格由于自適應(yīng)處理會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格結(jié)構(gòu)性的徹底破壞,因而也不適合于作網(wǎng)格自適應(yīng)。
微觀非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格是完全沒(méi)有規(guī)律的、自由生成的網(wǎng)格,是一種任意的網(wǎng)格。這種網(wǎng)格較結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有如下優(yōu)點(diǎn):(1)適合于復(fù)雜區(qū)域的網(wǎng)格劃分,特別對(duì)奇性點(diǎn)的處理很簡(jiǎn)單;(2)其隨機(jī)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更易于作網(wǎng)格自適應(yīng),以便更好地捕獲流場(chǎng)的物理特性;(3)其生成過(guò)程不需求解任何方程。因而這類網(wǎng)格目前使用較多。其生成主要有兩個(gè)環(huán)節(jié):(1)如何在計(jì)算域內(nèi)合理分布網(wǎng)格點(diǎn);(2)如何將網(wǎng)格點(diǎn)有效連接,形成三角形或四面體網(wǎng)格單元?，F(xiàn)有的生成方法很多,但絕大多數(shù)都基于De1aunay 原理(二維),最為常用的是以下三種:
1、四叉樹(二維)/八叉樹(三維)方法
2、Delaunay 方法
3、陣面推進(jìn)方法
現(xiàn)有的網(wǎng)格自適應(yīng)方法有再生網(wǎng)格(Remeshing)法、網(wǎng)格加密(Mesh Refinement)法。網(wǎng)格移動(dòng)(Mesh Movement)法等。再生網(wǎng)格法需要較長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)時(shí),而網(wǎng)格移動(dòng)法又相當(dāng)復(fù)雜,一般采用網(wǎng)格加密法。
混合網(wǎng)格生成技術(shù)
1、針對(duì)多部件或多體復(fù)雜外形的混合網(wǎng)格
2、針對(duì)黏性計(jì)算的混合網(wǎng)格
3、矩形與非結(jié)構(gòu)混合網(wǎng)格
復(fù)雜外形網(wǎng)格生成
面網(wǎng)格:Gambit 根據(jù)幾何形狀及CFD 計(jì)算的需要提供了三種不同的網(wǎng)格劃分方法:
1、映射方法
2、子映射方法
3、自由網(wǎng)格
體網(wǎng)格:
1、映射網(wǎng)格
2、子映射網(wǎng)格
3、Cooper 方法
Cooper 方法適合于在一個(gè)方向幾何相似,而在另兩個(gè)方向幾何較為復(fù)雜的實(shí)體
4、Tgrid 方法
對(duì)于復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu),可以采用Tgrid 方法方法生成四面體和金字塔網(wǎng)格,Tgrid 方法生成網(wǎng)格過(guò)程不需要用戶干預(yù),可以劃分出網(wǎng)格密度變化很大的網(wǎng)格。特別適合計(jì)算域很大的外流場(chǎng)。
5、混合網(wǎng)格
Map 創(chuàng)建四邊形的結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格
Submap 將一個(gè)不規(guī)則的區(qū)域劃分為幾個(gè)規(guī)則區(qū)域并分別劃分結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格。
Pave 創(chuàng)建非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格
Tri Primitive 將一個(gè)三角形區(qū)域劃分為三個(gè)四邊形區(qū)域并劃分規(guī)則網(wǎng)格。
Wedge Primitive 在一個(gè)楔形的尖端劃分三角形網(wǎng)格,沿著楔形向外輻射,劃分四邊形網(wǎng)格
CAD 中創(chuàng)建的圖形要輸出為.sat 文件,要滿足一定的條件。對(duì)于二維圖形來(lái)說(shuō),它必須是一個(gè)region,也就是說(shuō)要求是一個(gè)聯(lián)通域。對(duì)于三維圖形而言,要求其是一個(gè)ASCI body。
FLUENT 對(duì)網(wǎng)格文件的操作:
運(yùn)動(dòng)或縮放結(jié)點(diǎn)坐標(biāo),為并行處理分離單元,重新標(biāo)記區(qū)域中的網(wǎng)格單元以減少帶寬,以及合并或分離區(qū)域。你可以獲得各種各樣的網(wǎng)格調(diào)試信息,包括內(nèi)存的使用復(fù)雜度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和區(qū)域信息。你可以檢查出網(wǎng)格中的結(jié)點(diǎn)、面和單元數(shù)目,決定區(qū)域中的最小和最大單元體,并且可以核查每個(gè)單元的合適的結(jié)點(diǎn)和面數(shù)
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