Fluent经典问题答疑(3)

25 燃烧过程中经常遇到一个“头疼”问题是计算后温度场没什么变化？即点火问题，解决计算过程中点火的方法有哪些？什么原因引起点火困难的问题? 这个问题确实比较常见，大概说一下自己的解决方法。

１） 点火问题。一般来说，对简单的问题我采取初始化时给一个较高温度的办法，当然，PATCH也是很好的办法。对那些希望局部燃烧的问题，我是画网格的时候予以区分，然后关闭反应项。

２）不着火的问题。原因比较复杂，可能是点火不成功，也可能是其他原因。对一个甲烷燃烧问题，或许可以修改活化能来解决。另外就是对具体问题需要选合适的燃烧模型。 计算后温度场没有变化，说明化学反应根本没有发生！

fluent解决计算过程中的点火问题，是采用\的方法在已经初始化的流场中设定一个高温的点火区，该选项中设定的温度值一定要高于燃料的最低点火温度（例如甲烷最低点火温度为800K，这里就可以将其设定为2000K或3000K），其余参数都可以和初始化时一样。不要担心点火区的高温会对整个计算的影响！

在燃料点火和燃烧中，最关键的是燃烧反应机理，fluent中可以采用一步或两步总体反应（fluent自带）或通过import导入正确的详细反应机理。在具体设置过程中，一定要注意：在species Model中，Options选项中共包含以下五个选项： inlet Diffusion；

Diffusion Energy Source,；

Full Multicomponent Diffusion； Thermal Diffusion；

KINetics from reaction Design。

对于没有专门购买KINetics软件包的朋友来说，只能选前面四项，即通过fluent自带的化学动力学程序来计算燃烧反应机理。如果选了最后一项，而你又没有专门购买Reaction Design的化学动力学软件包，那在计算过程中燃烧反应一定不会发生，也就是不能点火、燃烧，计算后温度场自然就不会变化！（我最初也郁闷怎么就不能点火、燃烧呢！后来我的一个朋友提醒我，才搞定）

26 什么叫问题的初始化？在FLUENT中初始化的方法对计算结果有什么样的影响？初始化中的“patch”怎么理解？

问题的初始化就是在做计算时，给流场一个初始值，包括压力、速度、温度和湍流系数等。理论上，给的初始场对最终结果不会产生影响，因为随着跌倒步数的增加，计算得到的流场会向真实的流场无限逼近，但是，由于Fluent等计算软件存在像离散格式精度（会产生离散误差）和截断误差等问题的限制，如果初始场给的过于偏离实际物理场，就会出现计算很难收敛，甚至是刚开始计算就发散的问题。因此，在初始化时，初值还是应该给的尽量符合实际物理现象。这就要求我们对要计算的物理场，有一个比较清楚的理解。

初始化中的patch就是对初始化的一种补充，比如当遇到多相流问题时，需要对各相的参数进行更细的限制，以最大限度接近现实物理场。这些就可以通过patch来实现，patch可以对流场分区进行初始化，还可以通过编写简单的函数来对特定区域初始化

27 什么叫PDF方法？FLUENT中模拟煤粉燃烧的方法有哪些？

答：PDF方法为概率密度函数法 FLUENT中模拟煤粉燃烧的方法有非预混燃烧、有限速率等概率密度函数输运输运方程方法(PDF方法)是近年来逐步建立起来的描述湍流两

相流动的新模型方法。所谓的概率密度函数(Probability Density Function,简称PDF)方法是基于湍流场随机性和概率统计描述，将流场的速度、温度和组分浓度等特征量作为随机变量，研究其概率密度函数在相空间的传递行为的研究方法。

PDF模型介于统观模拟和细观模拟之间，是从随机运动的分子动力论和两相湍流的基本守恒定律出发，探讨两相湍流的规律，因此可作为发展双流体模型框架内两相湍流模型的理论基础。它实质上是沟通E-L模型和E-E模型的桥梁，可以用颗粒运动的拉氏分析通过统计理论，即PDF方程的积分建立封闭的E-E两相湍流模型。

非预混湍流燃烧过程的正确模拟要求同时模拟混合和化学反应过程。FLUENT 提供了四种反应模拟方法：即有限率反应法、混合分数PDF 法、不平衡（火焰微元）法和预混燃烧法。火焰微元法是混合分数PDF 方法的一种特例。该方法是基于不平衡反应的，混合分数PDF 法不能模拟的不平衡现象如火焰的悬举和熄灭，NOx 的形成等都可用该方法模拟。但由于该方法还未完善，在FLUENT 只能适用于绝热模型。

对许多燃烧系统，辐射式主要的能量传输方式，因此在模拟燃烧系统时，对辐射能量的传输的模拟也是非常重要的。在FLUENT 中，对于模拟该过程的模型也是非常全面的。包括DTRM、P-1、Rosseland、DO 辐射模型，还有用WSGG 模型来模拟吸收系数。

30.请参考帖子：http://www.efluid.com.cn/dvbbs/dispbbs.asp?boardID=61&ID=1246&page=2 这个问题我也一直在想，看到simwe上有人这么回答的：（顺便把相类似的问题的解答也放在一起，方便大家一起解决这类的问题。）

答： 一. 残差波动的主要原因：1、高精度格式；2、网格太粗；3、网格质量差；4、流场本身边界复杂，流动复杂；5、模型的不恰当使用。

二. 问：在进行稳态计算时候，开始残差线是一直下降的，可是到后来各种残差线都显示为波形波动，是不是不收敛阿？

答：有些复杂或流动环境恶劣情形下确实很难收敛。计算的精度（2 阶），网格太疏，网格质量太差，等都会使残差波动。经常遇到，一开始下降，然后出现波动，可以降低松弛系数，我的问题就能收敛，但如果网格质量不好，是很难的。通常，计算非结构网格，如果问题比较复杂，会出现这种情况，建议作网格时多下些功夫。理论上说，残差的震荡是数值迭代在计算域内传递遭遇障碍物反射形成周期震荡导致的结果，与网格亚尺度雷诺数有关。例如，通常压力边界是主要的反射源，换成OUTFLOW 边界会好些。这主要根据经验判断。所以我说网格和边界条件是主要因素。

三. 1、网格问题：比如流场内部存在尖点等突变，导致网格在局部质量存在问题，影响收敛。

2、可以调整一下courant number，courant number实际上是指时间步长和空间步长的相对关系，系统自动减小courant数，这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域，当局部的流速过大或者压差过大时出错，把局部的网格加密再试一下。

在fluent中，用courant number来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说，随着courant number的从小到大的变化，收敛速度逐渐加快，但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题，在计算的过程中，最好是把courant number从小开始设置，看看迭代残差的收敛情况，如果收敛速度较慢而且比较稳定的话，可以适当的增加courant number的大小，根据自己具体的问题，找出一个比较合适的courant number，让收敛速度能够足够的快，而且能够保持它的稳定性。

四.另外，Fluent官方论坛上有一个管理员这么解释的：http://university.fluent.com/forum/viewtopic.php?t=1887&sid=5228995e41f4763b95368f660d1a671b

1. Residual pattern in an unsteady simulation will be oscillatory. At each time-step, Fluent will try to converge residual values below the default limits set in the Residual Monitors panel. 2. In a steady simulation, ideally the residuals should not oscillate.

Oscillating residuals may be due to wrong case setup. Following comments should help in reducing convergence trouble.

a. Make sure that grid is of good quality. Please refer the section 6.2.2 of Fluent 6.3 Users Guide for more details on the grid quality

http://www.fluentusers.com/fluent/doc/ori/html/ug/node155.htm b. Recheck all the boundary condition.

c. If you are using turbulence model, please check the turbulence parameters on all inlet / outlet boundaries. Please refer to the following white paper for more details regarding the different turbulent boundary conditions:

http://www.fluent.com/software/university/whitepapers/turbulent.pdf d. Try with better initial guess.

3. The detail about Grid Adaption is available in Chapter 26 of Fluent Users Guide: http://www.fluentusers.com/fluent6326/doc/ori/html/ug/node1071.htm

本人觉得可以重点参考第四个回答。另外，如果出现连续方程残差很高收敛慢的情况，首先应该检查的是网格质量；由于现在大量使用分块网格，这时要看看两相邻块处的网格大小是不是相差较大，也就是看看有没有出现cell jump的情况，相邻网格的大小最好不要超过2倍的关系，这时出现高连续方程残差的一个主要原因，这需要在划分网格时做好规划。

31.假扩散（false diffusion）的含义： 基本含义：由于对流—扩散方程中一阶导数项的离散格式的截断误差小于二阶而引起较大数值计算误差的现象。有的文献中将人工粘性（artificial viscosity）或数值粘性（numerical viscosity）视为它的同义词。

拓宽含义：现在通常把以下三种原因引起的数值计算误差都归在假扩散的名称下 1.非稳态项或对流项采用一阶截差的格式; 2.流动方向与网格线呈倾斜交叉(多维问题);

3.建立差分格式时没有考虑到非常数的源项的影响。 克服或减轻假扩散的格式或方法，

为克服或减轻数值计算中的假扩散(包括流向扩散及交叉扩散)误差，应当： 1. 采用截差阶数较高的格式；

2. 减轻流线与网格线之间的倾斜交叉现象或在构造格式时考虑到来流方向的影响。

3. 至于非常数源项的问题，目前文献中，还没有为克服这种影响而专门构造的格式，但是高阶格式显然对减轻其影

32. FLUENT轮廓（contour）显示过程中，有时候标准轮廓线显示通常不能精确地显示其细节，特别是对于封闭的3D物体（如柱体），其原因是什么？如何解决？

FLUENT等高线（contour）显示过程中，可以通过调节显示的水平等级来调节其显示细节，Levels...最大值允许设置为100.对于封闭的3D物体，可以通过建立Surface，监视Surface上的量来显示计算结果。或者计算之后将结果导入到Tecplot中，作切片图显示。

33 如果采用非稳态计算完毕后，如何才能更形象地显示出动态的效果图？

对于非定常计算，可以通过创建动画来形象地显示出动态的效果图。 Solve->Animate->Define...，具体操作请参考Fluent用户手册。

34.GAUGE PRESSURE 就是静压。 GAUGE total PRESSURE 是总压。 这里需要强调一下 Gauge为名义值，

什么意思呢？如果， INITIAL Gauge PRESSURE ＝0 那么 GAUGE PRESSURE 就是实际的静压Pinf。 GAUGE total PRESSURE 是实际的总压Pt。 如果INITIAL Gauge PRESSURE 不等于零

GAUGE PRESSURE ＝ Pinf - INITIAL Gauge PRESSURE GAUGE total PRESSURE ＝ Pt - INITIAL Gauge PRESSURE 【转帖】Fluent中几个压力之间的关系及定义

Fluent, 定义, 转帖, 压力, 关系Fluent, 定义, 转帖, 压力, 关系 在fluent中会出现这么几个压力：

Static pressure（静压） Dynamic pressure（动压） Total pressure（总压）

这几个压力是空气动力学的概念,它们之间的关系为:

Total pressure（总压）= Static pressure（静压z） + Dynamic pressure（动压） 滞止压力等于总压(因为滞止压力就是速度为0时的压力,此时动压为0.)

Static pressure（静压）就是你测量的，比如你现在测量空气压力是一个大气压 而在fluent中，又定义了两个压力：Absolute pressure（绝对压力） Relative pressure（参考压力） 还有两个压力： operating pressure（操作压力） gauge pressure（表压） 它们之间的关系为:

Absolute pressure（绝对压力）= operating pressure（操作压力） + gauge pressure（表压） 上面几个压力实际上有些是一一对应的，只是表述上的差别，比如： Static pressure（静压） gauge pressure（表压） 例子:

定义操作压力 对于可压缩流动:

把操作压力设为0 ,把表压看作绝对压力

35 在FLUENT结果的后处理过程中，如何将美观漂亮的定性分析的效果图和定量分析示意图插入到论文中来说明问题？

有三种方法来得到用于插入到论文的图片： 1.在Fluent中显示你想得到的效果图的窗口，可以直接在任务栏中右键该窗口将其复制到剪贴板，保存；或者打印到文件，保存。

2.在Fluent中，在你想要保存相关窗口的效果图时，首先激活效果图监视窗口，就是用鼠标左键监视窗口，然后在Fluent中操作，Fluent->File->Hardcopy...，选择好你想要的图片格式，然后就可以保存了。

3.将计算结果或者相关数据导入到Tecplot中，然后作出你想要的效果图，这种方法得出的

图片，个人感觉比Fluent得到的图片美观简洁大方。 补充一种方法：

用抓图软件可以随意抓取你想要的文件，到了抓图软件中，还可以根据需要来进行相关的处理，使你的图看起来更顺眼。哈哈??我习惯用这个

在Fluent窗口输入，grid quality然后回车，Fluent会显示最主要的几个网格质量。 我输了—>grid quality 还有—>grid/quality 都提示invalid command. 怎么在fluent 6.2中检查网格质量。 GAMBIT：

EDIT-DEFAULTS-GRAPHICS-WINDOWS BACKGROUND COLOR-BLACK=>WHITE FLUENT：

1。在图形显示窗口的标题栏处点右键-PAGE SETUP-COLOR，首先选择要显示彩图或灰色图，确定后在点标题栏处点右键-COPY TO CLIPBOARD，直接在WORD中粘贴 2。首先打开所要采集的图形，再FILE-HARDCOPY，再进行设置，保存就行 两者适用： 截图，再反色

gambit 和fluent 如何改背景颜色啊？ GAMBIT：

EDIT-DEFAULTS-GRAPHICS-WINDOWS BACKGROUND COLOR-BLACK=>WHITE FLUENT：

1。在图形显示窗口的标题栏处点右键-PAGE SETUP-COLOR，首先选择要显示彩图或灰色图，确定后在点标题栏处点右键-COPY TO CLIPBOARD，直接在WORD中粘贴 2。首先打开所要采集的图形，再FILE-HARDCOPY，再进行设置，保存就行 两者适用： 截图，再反色

流场计算完成以后，要把计算得出的流场加到报告中去，可Fluent的背景颜色是黑色的，一般报告或书籍上插图的背景颜色都是白色或透明的，请问高手能不能修改Fluent视窗的背景颜色啊？不能的话应如何处理这样的问题呢？

答：具体操作是这样的，右击窗口，选择page setup，勾选reverse foreground/background，再将图片拷贝到画图板后背景就反色了。

这是目前大家常用的几种方法，欢迎补充！

36 在DPM模型中，粒子轨迹能表示粒子在计算域内的行程，如何显示单一粒径粒子的轨道（如20微米的粒子）？

答：先按粒径大小显示颗粒轨迹，在后处理图上可以看到不同粒径颗粒的不同轨迹；记住需要单独显示的颗粒轨迹的标号，再次显示颗粒轨迹时选择显示单一粒径的轨迹，比如：选择标号为5的颗粒轨迹（假设标号为5的粒径即为20微米的粒）。

首先选择DMP模型，在set injection properties 面板中，选择injection type的类型为single,然后设置初始条件，如位置（x,y,z),速度，直径（如20微米的粒子），温度，质量流

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