對于剛接觸到fluent新手來說

1、11對于剛接觸到FLUENT新手來說，面對鋪天蓋地的學習資料和令人難讀的FLUENThelp，如何學習才能在最短的時間內(nèi)入門并掌握基本學習方法呢？答：學習任何一個軟件，對于每一個人來說，都存在入門的時期。認真勤學是必須的，什么是最好的學習方法，我也不能妄加定論，在此，我愿意將我三年前入門FLUENT心得介紹一下，希望能給學習FLUENT的新手一點幫助。由于當時我需要學習FLUENT來做畢業(yè)設計，老師給了我一本書，韓占忠的《FLUENT流

2、體工程仿真計算實例與應用》，當然，學這本書之前必須要有兩個條件，第一，具有流體力學的基礎，第二，有FLUENT安裝軟件可以應用。然后就照著書上二維的計算例子，一個例子，一個步驟地去學習，然后學習三維，再針對具體你所遇到的項目進行針對性的計算。不能急于求成，從前處理器GAMBIT，到通過FLUENT進行仿真，再到后處理，如TECPLOT，進行循序漸進的學習，堅持，效果是非常顯著的。如果身邊有懂得FLUENT的老師，那么遇到問題向老師請教是

3、最有效的方法，碰到不懂的問題也可以上網(wǎng)或者查找相關(guān)書籍來得到答案。另外我還有本《計算流體動力學分析》王福軍的，兩者結(jié)合起來學習效果更好。2CFD計算中涉及到的流體及流動的基本概念和術(shù)語：理想流體和粘性流體；牛頓流體和非牛頓流體；可壓縮流體和不可壓縮流體；層流和湍流；定常流動和非定常流動；亞音速與超音速流動；熱傳導和擴散等。A.理想流體（IdealFluid）和粘性流體（ViscousFluid）：流體在靜止時雖不能承受切應力，但在運動時

4、，對相鄰的兩層流體間的相對運動，即相對滑動速度卻是有抵抗的，這種抵抗力稱為粘性應力。流體所具備的這種抵抗兩層流體相對滑動速度，或普遍說來抵抗變形的性質(zhì)稱為粘性。粘性的大小依賴于流體的性質(zhì)，并顯著地隨溫度變化。實驗表明，粘性應力的大小與粘性及相對速度成正比。當流體的粘性較?。▽嶋H上最重要的流體如空氣、水等的粘性都是很小的），運動的相對速度也不大時，所產(chǎn)生的粘性應力比起其他類型的力如慣性力可忽略不計。此時我們可以近似地把流體看成無粘性的，這

5、樣的流體稱為理想流體。十分明顯，理想流體對于切向變形沒有任何抗拒能力。這樣對于粘性而言，我們可以將流體分為理想流體和粘性流體兩大類。應該強調(diào)指出，真正的理想流體在客觀實際中是不存在的，它只是實際流體在某些條件下的一種近似模型。B.牛頓流體（NewtonianFluid）和非牛頓流體（nonNewtonianFluid）：日常生活和工程實踐中最常遇到的流體其切應力與剪切變形速率符合下式的線性關(guān)系，稱為牛頓流體。而切應力與變形速率不成線性關(guān)

6、系者稱為非牛頓流體。圖21（a）中繪出了切應力與變形速率的關(guān)系曲線。其中符合上式的線性關(guān)系者為牛頓流體。其他為非牛頓流體，非牛頓流體中又因其切應力與變形速率關(guān)系特點分為膨脹性流體（Dilalant），擬塑性流體（Pseudoplastic），具有屈服應力的理想賓厄流體（IdealBinghamFluid）和塑性流體（PlasticFluid）等。通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥漿等均為非牛頓流體。非牛頓流體的研究在化纖、塑料、石油、

7、化工、食品及很多輕工業(yè)中有著廣泛的應用。圖21（b）還顯示出對于有些非牛頓流體，其粘滯特性具有時間效應，即剪切應力不僅與變形速率有關(guān)而且與作用時間有關(guān)。當變形速率保持常量，切應力隨時間增大，這種非牛頓流體稱為震凝性流體（RheopecticFluid）。當變形速率保持常量而切應力隨時間減小的非牛頓流體則稱為觸變性流體（ThixotropicFluid）。C.可壓縮流體（CompressibleFluid）和不可壓縮流體（Incompre

8、ssibleFluid）：在流體的運動過程中，由于壓力、溫度等因素的改變，流體質(zhì)點的體積（或密度，因質(zhì)點的質(zhì)量一定），或多或少有所改變。流體質(zhì)點的體積或密度在受到一定壓力差或溫度差的條件下可以改變的這個性質(zhì)稱為壓縮性。真實流體都是可以壓縮的。它的壓縮程度依賴于流體的性質(zhì)及外界的條件。例如水在100個大氣壓下，容積縮小0.5%，溫度從20變化到100，容積降低4%。因此在一般情況下液體可以近似地看成不可壓的。但是在某些特殊問3的目的簡而言

9、之，就是將連續(xù)的偏微分方程組及其定解條件按照某種方法遵循特定的規(guī)則在計算區(qū)域的離散網(wǎng)格上轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程組，以得到連續(xù)系統(tǒng)的離散數(shù)值逼近解。計算區(qū)域的離散及通常使用的網(wǎng)格計算區(qū)域的離散及通常使用的網(wǎng)格：在對控制方程進行離散之前，我們需要選擇與控制方程離散方法相適應的計算區(qū)域離散方法。網(wǎng)格是離散的基礎，網(wǎng)格節(jié)點是離散化的物理量的存儲位置，網(wǎng)格在離散過程中起著關(guān)鍵的作用。網(wǎng)格的形式和密度等，對數(shù)值計算結(jié)果有著重要的影響。一般情況下，二維問題，

10、有三角形單元和四邊形，三位問題中，有四面體，六面體，棱錐體，楔形體及多面體單元。網(wǎng)格按照常用的分類方法可以分為：結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，混合網(wǎng)格；也可以分為：單塊網(wǎng)格，分塊網(wǎng)格，重疊網(wǎng)格；等等。上面提到的計算區(qū)域的離散方法要考慮到控制方程的離散方法，比如說：有限差分法只能使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，有限元和有限體積法可以使用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格也可以使用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格?？刂品匠痰碾x散及其方法控制方程的離散及其方法：上面已經(jīng)提到了離散化的目的，控制方程的離散就是將主控的

11、偏微分方程組在計算網(wǎng)格上按照特定的方法離散成代數(shù)方程組，用以進行數(shù)值計算。按照應變量在計算網(wǎng)格節(jié)點之間的分布假設及推到離散方程的方法不同，控制方程的離散方法主要有：有限差分法，有限元法，有限體積法，邊界元法，譜方法等等。這里主要介紹最常用的有限差分法，有限元法及有限體積法。（1）有限差分法有限差分法（FiniteDifferenceMethod，簡稱FDM）是數(shù)值方法中最經(jīng)典的方法。它是將求解域劃分為差分網(wǎng)格，用有限個網(wǎng)格節(jié)點代替連續(xù)的

12、求解域，然后將偏微分方程（控制方程）的導數(shù)用差商代替，推導出含有離散點上有限個未知數(shù)的差分方程組。求差分方程組（代數(shù)方程組）的解，就是微分方程定解問題的數(shù)值近似解，這是一種直接將微分問題變?yōu)榇鷶?shù)問題的近似數(shù)值解法。這種方法發(fā)展較早，比較成熟，較多用于求解雙曲型和拋物型問題（發(fā)展型問題）。用它求解邊界條件復雜，尤其是橢圓型問題不如有限元法或有限體積法方便。（2）有限元法有限元法（FiniteElementMethod，簡稱FEM）與有限差

13、分法都是廣泛應用的流體力學數(shù)值計算方法。有限元法是將一個連續(xù)的求解域任意分成適當形狀的許多微小單元，并于各小單元分片構(gòu)造插值函數(shù)，然后根據(jù)極值原理（變分或加權(quán)余量法），將問題的控制方程轉(zhuǎn)化為所有單元上的有限元方程，把總體的極值作為個單元極值之和，即將局部單元總體合成，形成嵌入了指定邊界條件的代數(shù)方程組，求解該方程組就得到各節(jié)點上待求的函數(shù)值。有限元法的基礎是極值原理和劃分插值，它吸收了有限差分法中離散處理的內(nèi)核，又采用了變分計算中選擇逼

14、近函數(shù)并對區(qū)域積分的合理方法，是這兩類方法相互結(jié)合，取長補短發(fā)展的結(jié)果。它具有廣泛的適應性，特別適用于幾何及物理條件比較復雜的問題，而且便于程序的標準化。對橢圓型問題（平衡態(tài)問題）有更好的適應性。有限元法因求解速度較有限差分法和有限體積法滿，因此，在商用CFD軟件中應用并不普遍，目前的商用CFD軟件中，F(xiàn)IDAP采用的是有限元法。而有限元法目前在固體力學分析中占絕對比例，幾乎所有的固體力學分析軟件都是采用有限元法。（3）有限有限體積法體

15、積法（FiniteVolumeMethod，簡稱FVM）是近年發(fā)展非常迅速的一種離散化方法，其特點是計算效率高。目前在CFD領(lǐng)域得到了廣泛的應用。其基本思路是：將計算區(qū)域劃分為網(wǎng)格，并使每個網(wǎng)格點周圍有一個互不重復的控制體積；將待解的微分方程（控制方程）對每一個控制體積分，從而得到一組離散方程。其中的未知數(shù)是網(wǎng)格點上的因變量，為了求出控制體的積分，必須假定因變量值在網(wǎng)格點之間的變化規(guī)律。從積分區(qū)域的選取方法看來，有限體積法屬于加權(quán)余量法

16、中的子域法，從未知解的近似方法看來，有限體積法屬于采用局部近似的離散方法。簡言之，子域法加離散，就是有限體積法的基本方法。各種離散化方法的區(qū)別各種離散化方法的區(qū)別：簡短而言，有限元法，將物理量存儲在真實的網(wǎng)格節(jié)點上，將單元看成由周邊節(jié)點及型函數(shù)構(gòu)成的統(tǒng)一體；有限體積法往往是將物理量存儲在網(wǎng)格單元的中心點上，而將單元看成圍繞中心點的控制體積，或者在真實網(wǎng)格節(jié)點上定義和存儲物理量，而在節(jié)點周圍構(gòu)造控制題。4常見離散格式的性能的對比（穩(wěn)定性、