Fluent笔记

1关于fluent求解器的问题

由于刚刚开始学fluent,很多的概念不是很清楚,非耦合求解和耦合求解的区别是什么?各自有哪些适用条件?一本资料上说非耦合和耦合的区别是连续方程、动量方程、能量方程和组分方程求解步骤不同,非耦合是顺序解,耦合是同时解。 请问各位是这样的吗?

1、segregated solver常规上用做不可压缩流和轻微可压缩流计算,coupled solver最初用做高速可压流的计算。如果电脑内存不足,可以使用segregated solver 或者coupled explicit solver,但是coupled explicit solver需要更长的时间达到收敛。

3、下列segregated solver物理模型不适用于coupled solvers: (1)空化模型,VOF模型,混合多相流模型,Eulerian多相流模型 (2)多孔介质

(3)非预混燃烧模型,预混燃烧模型,不完全预混燃烧模型 (4)PDF传输模型 (5)Soot与NOx 模型 (11)辐射模型 (12)熔化/凝固模型 (13)壳传导模型 (14)操作压力变化 (15)周期性流动

4、下列不能使用segregated solver,必须使用coupled solvers: (1)真实气体模型(非理想气体) (2)自定义的真实气体模型 (3)非反射边界条件 (4) laminar flames

以上是一个论坛牛人写的。。。我只是转贴一下,希望有用

Segregated Solver

该算法源于经典的SIMPLE算法。其适用范围为不可压缩流动和中等可压缩流动。这种算法不对Navier-Stokes方程联立求解,而是对动量方程进行压力修正。该算法是一种很成熟的算法,在应用上经过了很广泛的验证。这种方法拥有多种燃烧、化学反应及辐射、多相流模型与其配合,适用于汽车领域的CFD模拟。 Coupled Explicit Solver

这种算法由Fluent公司与NASA联合开发,主要用来求解可压缩流动。该方法与SIMPLE算法不同,而是对整个Navier-Stokes方程组进行联立求解,空间离散采用通量差分分裂格式,时间离散采用多步Runge-Kutta格式,并采用了多重网格加速收敛技术。对于稳态计算,还采用了当地时间步长和隐式残差光顺技术。该算法稳定性好,内存占用小,应用极为广泛。 Coupled Implicit Solver

该算法是其它所有商用CFD软件都不具备的。该算法也对Navier-Stokes方程组进行联立求解,由于采用隐式格式,因而计算精度与收敛性要优于Coupled Explicit方法,但却占用较多的内存。该算法另一个突出的优点是可以求解全速度范围,即求解范围从低速流动到高速流动。 FLUENT求解方法的选择

①非耦合求解;②耦合隐式求解;③耦合显式求解,

非耦合求解方法主要用于不可压缩或低马赫数压缩性流体的流动。耦合求解方法则可以用在高速可压缩流动。FLUENT默认设置是非耦合求解,但对于高速可压流动,或需要考虑体积力(浮力或离心力)的流动,求解问题时网格要比较密,建议采用耦合隐式求解方法求解能量和动量方程,可较快地得到收敛解。缺点是需要的内存比较大(是非耦合求解迭代时间的1.5-2.0倍)。如果必须要耦合求解,但机器内存不够时,可以考虑用耦合显式解法器求解问题。该解法器也耦合了动量,能量及组分方程,但内存却比隐式求解方法小。缺点是收敛时间比较长

题记:FLUENT-manual 中解算方法的一些说明,摘录翻译了其中比较重要的细节,希望对初学FLUENT的朋友在选择设置上提供一些帮助,不致走过多的弯路。 离散

1、 QUICK格式仅仅应用在结构化网格上,具有比second-order upwind 更高的精度,当然,FLUENT也允许在非结构网格或者混合网格模型中使用QUICK格式,在这种情况下,非结构网格单元仍然使用second-order upwind 格式计算。

2 、MUSCL格式可以应用在任何网格和复杂的3维流计算,相比second-order upwind,third-order MUSCL 可以通过减少数值耗散而提高空间精度,并且对所有的传输方程都适用。third-order MUSCL 目前在FLUENT中没有流态限制,可以计算诸如冲击波类的非连续流场。 3、有界中心差分格式bounded central differencing 是LES默认的对流格式,当选择 LES后,所有传输方程自动转换为bounded central differencing 。

4 、low diffusion discretization 只能用在亚音速流计算,并且只适用于implicit-time,对高Mach流,或者在explicit time公式下运行LES ,必须使用 second-order upwind 。

5、改进的HRIC格式相比QUICK 与second order 为VOF计算提供了更高的精度,相比Geo-Reconstruct格式减少更多的计算花费。

6 、explicit time stepping 的计算要求苛刻,主要用在捕捉波的瞬态行为,相比implicit time stepping 精度更高,花费更少。但是下列情况不能使用explicit time stepping: (1)分离计算或者耦合隐式计算。explicit time stepping只能用于耦合显式计算。 (2)不可压缩流计算。Explicit time stepping 不能用于计算时间精度不可压缩流(如除了理想气体的气体定律)。不可压缩流计算必须在每个时间步迭代至收敛。

(3)收敛加速。FAS multigrid 与residual smoothing 在explicit time stepping 条件下破坏时间精度。

7 、node-based 平均格式比默认的cell-based格式在非结构网格特别是三角形和四面体网格的计算上更精确。 分离解算器

1、当standard pressure 插值格式无效的时候,可以考虑: (1)linear格式,相邻单元的压力平均作为计算面压力。

(2)second-order 格式,通过2阶精度对流项重构面压力改进standard 与 linear 格式,但是如果网格质量很差的话,计算会有问题。并且,second-order 不适合于多孔介质引起的非连续压力梯度流以及VOF 与 mixture 多相流计算。

(3)body-force-weighted 通过假设压力和体积力之间差异的标准梯度是常数来计算面压力。如果体积力在动量方程中优先知道的话,如浮力,轴对称旋转流计算,可以获得较好的效果。 2、当模型中包含多孔介质,body-force-weighted 格式只计算无孔面,并且考虑外体积力(gravity, swirl, Coriolis)以及由于密度的迅速改变而导致的压力梯度(natural convection, VOF)的非连续性。所有内部和外部的多孔面按照特定的格式处理,保证法向速度通过单元面的连续性而不管阻力是否连续。

3、PRESTO! 适用于所有类型的网格,但是对三角形和四面体网格,并不能提供比其他算法更高的精度。

4、second-order upwind 与QUICK格式不适用于可压缩多相流中密度的定义。first-order upwind 用于可压缩相的计算,算术平均法用于不可压缩相的计算。由于计算稳定性的原因,推荐在计算可压缩流时,先使用first-order 格式,然后转向高精度格式。

5、PISO算法的目的是减少SIMPLE与SIMPLEC在求解压力修正方程过程中的反复计算 ,在每次迭代中需要占用更多的CPU时间,但是可以显著地的减少收敛所需要的迭代步数,特别是针对瞬时问题。 选择解算模式

1、segregated solver常规上用做不可压缩流和轻微可压缩流计算,coupled solver最初用做高速可压流的计算。当前这两种解算方式都适用于大范围的流体计算(从不可压到高度可压),但是coupled solver在高速可压流计算中具备一定的优势。

2、默认条件下,FLUENT 使用segregated solver,但是高速可压流,具有强烈体积力(浮力,旋转力)的耦合流以及非常精细网格的流动,可以选择coupled implicit solver ,计算中运动方程与能量方程耦合,收敛速度更快但是比segregated solver消耗更多的内存。如果电脑内存不足,可以使用segregated solver 或者coupled explicit solver,但是coupled explicit solver需要更长的时间达到收敛。

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4