Fluent经典问题答疑(4)

率等！设定完成后，你就可以行迭代了。等气相和离散相收敛以后，你就可以追踪粒子轨迹。在display中打开particle tracks面板进行操作！ 个人在做两相流时的方法，希望批评指正！

37在FLUENT定义速度入口时，速度入口的适用范围是什么？湍流参数的定义方法有哪些？各自有什么不同？

速度入口的边界条件适用于不可压流动，需要给定进口速度以及需要计算的所有标量值。速度入口边界条件不适合可压缩流动，否则入口边界条件会使入口处的总温或总压有一定的波动。

关于湍流参数的定义方法，根据所选择的湍流模型的不同有不同的湍流参数组合，具体可以参考Fluent用户手册的相关章节，也可以参考王福军的书《计算流体动力学分析—CFD软件原理与应用》的第214-216页

38 在计算完成后，如何显示某一断面上的温度值？如何得到速度矢量图？如何得到流线？ 答：这些都可以用tecplot来处理，将fluent计算的date和case文件倒入到tecplot中， 断面可以做切片，速度矢量图流线图直接就可以选择相应选项来查看

39.分离式求解器和耦合式求解器的适用场合是什么？分析两种求解器在计算效率与精度方面的区别。

分离式求解器以前主要用于不可压缩流动和微可压流动，而耦合式求解器用于高速可压流动。现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动，但总的来讲，当计算高速可压流动时，耦合式求解器比分离式求解器更有优势。

Fluent默认使用分离式求解器，但是，对于高速可压流动，由强体积力(如浮力或者旋转力)导致的强耦合流动，或者在非常精细的网格上求解的流动，需要考虑耦合式求解器。耦合式求解器耦合了流动和能量方程，常常很快便可以收敛。耦合式求解器所需要的内存约是分离式求解器的1.5到2倍，选择时可以根据这一情况来权衡利弊。在需要耦合隐式的时候，如果计算机内存不够，就可以采用分离式或耦合显式。耦合显式虽然也耦合了流动和能量方程，但是它还是比耦合隐式需要的内存少，当然它的收敛性也相应差一些。

需要注意的是，在分离式求解器中提供的几个物理模型，在耦合式求解器中是没有的。这些物理模型包括：流体体积模型(VOF)，多项混合模型，欧拉混合模型，PDF燃烧模型，预混合燃烧模型，部分预混合燃烧模型，烟灰和NOx模型，Rosseland辐射模型，熔化和凝固等相变模型，指定质量流量的周期流动模型，周期性热传导模型和壳传导模型等。

而下列物理模型只在耦合式求解器中有效，在分离式求解器中无效：理想气体模型，用户定义的理想气体模型，NIST理想气体模型，非反射边界条件和用于层流火焰的化学模型。

44 在计算区域内的某一个面（2D）或一个体（3D）内定义体积热源或组分质量源。如何把这个zone定义出来？而且这个zone仍然是流体流动的。

答：在gambit中先将需要的zone定义出来，对于要随流体流动我觉得这个可以用动网格来处理 在动网格设置界面 将这个随流体流动的zone设置成刚体 这样既可以作为zone不影响流体流通 也可以随流体流动 只是其运动的udf不好定义 最好根据其流动规律编动网格udf

两种解决方法：

1.在gambit 定义几何的时候就画出来两个体（或者面）。

在zone 定义的时候，两个部分都定为fluid，fluent 不会把内部的边界定义为wall，分别设

定不同的zone 有不同的源项即可。

2.用udf 定义源项，不用划分不同的zone，在udf 里面判断不同的区域而给出的对应的源项。这种方法比较复杂，但是通用性好，可以给出自己定义的任意源项分布。

46.如何选择单、双精度解算器的选择？

Fluent的单双精度求解器适合于所有的计算平台，在大多数情况下，单精度求解器就能很好地满足计算精度要求，且计算量小。 但在有些情况下推荐使用双精度求解器：

1，如果几何体包含完全不同的尺度特征（如一个长而壁薄的管），用双精度的；

2，如果模型中存在通过小直径管道相连的多个封闭区域，不同区域之间存在很大的压差，用双精度。

3，对于有较高的热传导率的问题或对于有较大的长宽比的网格，用双精度。 Single-Precision and Double-Precision Solvers

Both single-precision and double-precision versions of FLUENT are available on all computer platforms. For most cases, the single-precision solver will be sufficiently accurate, but certain types of problems may benefit from the use of a double-precision version. Several examples are listed below:

1.If your geometry has features of very disparate length scales (e.g., a very long, thin pipe), single-precision calculations may not be adequate to represent the node coordinates.

2.If your geometry involves multiple enclosures connected via small-diameter pipes (e.g., automotive manifolds), mean pressure levels in all but one of the zones can be quite large (since you can set only one global reference pressure location). Double-precision calculations may therefore be necessary to resolve the pressure differences that drive the flow, since these will typically be much smaller than the pressure levels.

3.For conjugate problems involving high thermal-conductivity ratios and/or high-aspect-ratio grids, convergence and/or accuracy may be impaired with the single-precision solver, due to inefficient transfer of boundary information

47求解器为flunet5/6在设置边界条件时，specify boundary types下的types中有三项关于interior，interface，internal设置，在什么情况下设置相应的条件？它们之间的区别是什么？interior好像是把边界设置为内容默认的一部分；interface是两个不同区域的边界区，比如说离心泵的叶轮旋转区和叶轮出口的交界面；internal；请问以上三种每个的功能？最好能举一两个例子说明一下，因为这三个都是内部条件吧，好像用的很多。 interface,interior,internal boundary区别？ 在Fluent中，Interface意思为“交接面”，主要用途有三个：多重坐标系模型中静态区域与运动区域之间的交接面的定义；滑移网格交接处的交接面定义，例如：两车交会，转子与定子叶栅模型，等等，在Fluent中，interface的交接重合处默认为interior，非重合处默认为wall；非一致网格交接处，例如：上下网格网格间距不同等。 Interior意思为“内部的”，在Fluent中指计算区域。 Internal意思为“内部的”，比如说内能，内部放射率等，具体应用不太清楚。

注：以上是看帮助文件和论坛上的说法，下面是CFD-Online上的一些说法，仅供参考。

the interface condition is needed for connecting different grid in a model, non matching interface, sliding mesh interface, and so on.

Sliding mesh interface : use in the sliding mesh model, one part of the mesh will move regarding to the other.

Different grid interface : for connecting different kind of grid without transition. for exemple, hexa with tetra without pyramidal element. Fluent interpolate the result a mesh interface from one grid to the other.

Non matching interface : grid with diferent shape and/or with different position of their nodes. If you have the fluent tutorials take a look at the film cooling exemple.

the interior condition is usefull if you have surfaces in you model which are part of the fluid. If you don't use interior condition gambit can considerer them as wall.

the internal condition is quite the same as interior but it will be merge in the adjacent interiors in the final mesh if you use tgrid. I think that this condition is useless if you use gambit.

49.从字面的意思很好理解axisymmetric和axisymmetric swirl的差别：axisymmetric：是轴对称的意思，也就是关于一个坐标轴对称，2D的axisymmetric问题仍为2D问题。

而axisymmetric swirl：是轴对称旋转的意思，就是一个区域关于一条坐标轴回转所产生的区域，这产生的将是一个回转体，是3D的问题。在Fluent中使用这个，是将一个3D的问题简化为2D问题，减少计算量，需要注意的是，在Fluent中，回转轴必须是x轴。

50.在设置速度边界条件时，提到了“Velocity formulation(Absolute和Relative)”都是指的动量方程的相对速度表示和绝对速度表示，这两个速度如何理解？

在定义速度入口边界条件时，Reference Frame中有Absolute和Relative to Adjacent Cell Zone的选项，关于这个，Fluent用户手册上是这样写的：“ If the cell zone adjacent to the velocity inlet is moving, you can choose to specify relative or absolute velocities by selecting Relative to Adjacent Cell Zone or Absolute in the Reference Frame drop-down list. If the adjacent cell zone is not moving, Absolute and Relative to Adjacent Cell Zone will be equivalent, so you need not visit the list. ”

如果速度入口处的单元在计算的过程中有运动发生的情况（如果你使用了运动参考系或者滑移网格），你可以选择使用指定相对于邻近单元区域的速度或在参考坐标系中的绝对速度来定于入口处的速度；如果速度入口处的相邻单元在计算过程中没有发生运动，那么这两种方法所定义的速度是等价的。

Specifying Relative or Absolute Velocity

If the cell zone adjacent to the wall is moving (e.g., if you are using a moving reference frame or a sliding mesh), you can choose to specify velocities relative to the zone motion by enabling the Relative to Adjacent Cell Zone option. If you choose to specify relative velocities, a velocity of zero means that the wall is stationary in the relative frame, and therefore moving at the speed of the adjacent cell zone in the absolute frame. If you choose to specify absolute velocities (by enabling the Absolute option), a velocity of zero means that the wall is stationary in the absolute frame, and therefore moving at the speed of the adjacent cell zone--but in the opposite direction--in the relative reference frame.

If you are using one or more moving reference frames, sliding meshes, or mixing planes, and you want the wall to be fixed in the moving frame, it is recommended that you specify relative

velocities (the default) rather than absolute velocities. Then, if you modify the speed of the adjacent cell zone, you will not need to make any changes to the wall velocities, as you would if you specified absolute velocities.

Note that if the adjacent cell zone is not moving, the absolute and relative options are equivalent. 这个问题好像问的不是特别清楚，在Fluent6.3中，问题出现的这个Velocity formulation(Absolute和Relative)设置，应该是设置求解器时出现的选项，在使用Pressure-based的求解器时，Fluent允许用户定义的速度形式有绝对的和相对的，使用相对的速度形式是为了在Fluent中使用运动参考系以及滑移网格方便定义速度，关于这两个速度的理解很简单，可以参考上面的说明；如果使用Density-based的求解器，这个求解器的算法只允许统一使用绝对的速度形式。

51 对于出口有回流的问题，在出口应该选用什么样的边界条件（压力出口边界条件、质量出口边界条件等）计算效果会更好？

答：给定流动出口的静压。对于有回流的出口，压力出口边界条件比质量出口边界条件边界条件更容易收敛。

压力出口边界条件压力根据内部流动计算结果给定。其它量都是根据内部流动外推出边界条件。该边界条件可以处理出口有回流问题，合理的给定出口回流条件，有利于解决有回流出口问题的收敛困难问题。 出口回流条件需要给定：回流总温（如果有能量方程），湍流参数（湍流计算），回流组分质量分数（有限速率模型模拟组分输运），混合物质量分数及其方差（PDF 计算燃烧）。如果有回流出现，给的表压将视为总压，所以不必给出回流压力。回流流动方向与出口边界垂直。

52 对于不同求解器，离散格式的选择应注意哪些细节？实际计算中一阶迎风差分与二阶迎风差分有什么异同？

答：离散格式对求解器性能的影响：

控制方程的扩散项一般采用中心差分格式离散，而对流项则可采用多种不同的格式进行离散。Fluent允许用户为对流项选择不同的离散格式(注意：粘性项总是自动地使用二阶精度的离散格式)。默认情况下，当使用分离式求解器时，所有方程中的对流项均用一阶迎风格式离散；当使用耦合式求解器时，流动方程使用二阶精度格式，其他方程使用一阶精度格式进行离散。此外，当选择分离式求解器时，用户还可为压力选择插值方式。

当流动与网格对齐时，如使用四边形或六面体网格模拟层流流动，使用一阶精度离散格式是可以接受的。但当流动斜穿网格线时，一阶精度格式将产生明显的离散误差(数值扩散)。

因此，对于2D三角形及3D四面体网格，注意使用二阶精度格式，特别是对复杂流动更是如此。一般来讲，在一阶精度格式下容易收敛，但精度较差。有时，为了加快计算速度，可先在一阶精度格式下计算，然后再转到二阶精度格式下计算。如果使用二阶精度格式遇到难于收敛的情况，则可考虑改换一阶精度格式。

对于转动及有旋流的计算，在使用四边形及六面体网格式，具有三阶精度的QUICK格式可能产生比二阶精度更好的结果。但是，一般情况下，用二阶精度就已足够，即使使用QUICK格式，结果也不一定好。乘方格式(Power-law Scheme)一般产生与一阶精度格式相同精度的结果。中心差分格式一般只用于大涡模拟，而且要求网格很细的情况。

Fluent用户手册上的内容：

First-Order Accuracy vs. Second-Order Accuracy

When the flow is aligned with the grid (e.g., laminar flow in a rectangular duct modeled with a

quadrilateral or hexahedral grid) the first-order upwind discretization may be acceptable. When the flow is not aligned with the grid (i.e., when it crosses the grid lines obliquely), however, first-order convective discretization increases the numerical discretization error (numerical diffusion). For triangular and tetrahedral grids, since the flow is never aligned with the grid, you will generally obtain more accurate results by using the second-order discretization. For quad/hex grids, you will also obtain better results using the second-order discretization, especially for complex flows.

In summary, while the first-order discretization generally yields better convergence than the second-order scheme, it generally will yield less accurate results, especially on tri/tet grids. See Section 25.22 for information about controlling convergence.

For most cases, you will be able to use the second-order scheme from the start of the calculation. In some cases, however, you may need to start with the first-order scheme and then switch to the second-order scheme after a few iterations. For example, if you are running a high-Mach-number flow calculation that has an initial solution much different than the expected final solution, you will usually need to perform a few iterations with the first-order scheme and then turn on the second-order scheme and continue the calculation to convergence. Alternatively, full multigrid initialization is also available for some flow cases which allow you to proceed with the second-order scheme from the start.

For a simple flow that is aligned with the grid (e.g., laminar flow in a rectangular duct modeled with a quadrilateral or hexahedral grid), the numerical diffusion will be naturally low, so you can generally use the first-order scheme instead of the second-order scheme without any significant loss of accuracy.

Finally, if you run into convergence difficulties with the second-order scheme, you should try the first-order scheme instead. Other Discretization Schemes

The QUICK and third-order MUSCL discretization schemes may provide better accuracy than the second-order scheme for rotating or swirling flows. The QUICK scheme is applicable to quadrilateral or hexahedral meshes, while the MUSCL scheme is used on all types of meshes. In general, however, the second-order scheme is sufficient and the QUICK scheme will not provide significant improvements in accuracy.

##If QUICK is used for hybrid meshes, it will be invoked only for quadrilateral and hexahedral cells. Second-order discretization will be applied to all other cells.

A power law scheme is also available, but it will generally yield the same accuracy as the first-order scheme.

The bounded central differencing and central differencing schemes are available only when you are using the LES and DES turbulence models, and the central differencing scheme should be used only when the mesh spacing is fine enough so that the magnitude of the local Peclet number (Equation25.3-3) is less than 1.

A modified HRIC scheme (Section25.3.1) is also available for VOF simulations using either the implicit or explicit formulation.

53 对于FLUENT的耦合解算器，对时间步进格式的主要控制是Courant数（CFL），那么Courant数对计算结果有何影响？

答：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

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