Fluent经典问题答疑(6)

70 边界条件中湍流强度怎么设置：入口边界条件中的湍流强度和出口边界条件中的回流湍流强度怎么设置？是取默认值10%吗？

答：不同的模型需要设置不同的湍流参数。有的需要根据你已知的条件设置！对于 边界条件中湍流强度I设置，I是可以通过计算得出来的， I=u，/u =0.16（ReDH）-1/8 其中u，和u分别为湍流脉动速度和平均速度，ReDH为按水力直径DH计算得到的Reynolds数，Reynolds数可以通过速度，水力直径DH以及运动黏度得出。

对于出口边界条件中的回流湍流强度，我觉得也是这样。希望不同观点的批评指正！ yjs808补充：

关于边界条件中湍流量的设置，我觉得Fluent User's Guide的7.2.2 Determining Turbulence Parameters里讲的很好，大家最好能看看。

湍流强度 I 的设置要分两种情况的，一种是内部流动，比如说管流，等等，这种情况下，可以使用上面给出的那个公式进行计算；另一种是外部流动，也就是外部绕流，比如说机翼绕流，这个时候就不能使用那个公式计算I了，如果是模拟风洞中机翼绕流情况，湍流强度要结合风洞的具体特征指定，一般的低湍流度风洞，I能低至0.05%。

特征长度尺度 L 也分为好几种情况，手册上讲述的很清楚，我就不再重复了。对于湍流量的设置，请大家予以重视，因为这对计算影响比较大，设置不合适，可能会导致计算发散；另外，如果设置的不接近真实情况，结果也会相差较大。

71 关于Injection中的Total Flow rate：injection 选surface，此时选了好几个面（面积不一定完全相同，但颗粒的入口速度相同），那Total Flow Rate 是指几个面的总流量还是某一个面的啊？只能处理完全相同的面吗？ 答：“面射流源”Injection中的Total Flow rate（总质量流率）为从所定义的面上喷射的总流率，即为某一指定面的总流率，而不是所有面的流率之和。若需要处理几个大小不同的面射流源，可通过定义好的喷射颗粒的面积之间的比例来缩放每一个面射流源的质量流率。为此，可在Point Properties下选定Flow Rate By Face Area选项即可。

74 大概需要划分100万个左右的单元，且只计算稳态流动，请问这样的问题PC机上算的了吗？如果能算至少需要怎样的计算机配置呢？

答：一般来说，按照1000个节点对1MB内存这样预估就差不多了，只计算稳态流动，pc机应该差不多了，不过因为一般的pc机可能在连续计算5、6天之后就出现浮点运算错误，所以如果计算不是很复杂，采用的求解器和湍流模型不是太好计算资源，应该还是可以的。 如果使用pc机计算，建议至少采用2GB内存，主板最好固态电容，不易爆浆，电源最好功率大点，应该差不多了，现在流行四核cpu的，可以考虑使用四核的，这样的配置下来也不比服务器差多少。

76 GAMBIT划分三维网格后，怎样知道结点数？如何知道总生成多少网格（整个模型）？ 答： 1. 可以利用Gambit网格中的summarize命令就可以得到所画的网格的详细信息，包括某一个体的网格信息和总共的网格信息。

2. 也可以将网格读入Fluent后，通过grid->info->size来看。

77 在FLUENT的后处理中可以显示一个管道的。某个标量的。圆截面平均值沿管道轴线（中心线）的变化曲线吗？何显示空间某一点的数值呀（比如某一点温度）？ 答：可以。先创建一条ling（中心线），然后在xyplot中生成曲线 这样显示的是该标量在中心线上的数值分布吧，不是截面平均值。

正确的方法应该是输入命令画曲线 命令输入状态下直接按回车 —>plot

—>c-a-a (就是circum-average-axial)

再空按回车显示可以选择的值（从温度到nusselt数应有尽有） 比如输入>temp (温度) —>100 (轴向数据点个数)

—>filename.txt （文件名，随便取） —>no （不知道什么，order point） 然后在plot－file里选择输出就可以了

另定义空间点的方法为surface－point，输入点的坐标或者直接在网格上标记，然后就能在后处理时看到这个点的选项了。

80 如何在gambit中输入cad和Pro/e的图形？如何将FLUNET的结果EXPORT成ANSYS的文件？ 答：autocad需要将图形转化为sat格式，pro/e可以将文件转化为igse或者stp格式。在fluent的flie/export 中可以选择导出ansys格式的文件

81 入口和出口处的k和epsilon值怎么设置？ Key：Fluent User Guide中介绍:

k=1.5*(u_avg*I)^2;其中，u_avg为流动的平均速度；I为湍流强度，按下式近似计算：I=0.16*(Re_DH)^(-1/8)。

epsilon=C_mu^(3/4)*k^(3/2)/l;其中，C_mu为湍流模型中指定的经验常数（近似为0.09）；k按上式计算；l为湍流尺度，按下式计算：l=0.07L；L为可按水力学直径近似计算。

85 组分定义：请问气道中流体为氢气和氮气，该流体定义时，该定义成混和气体呢，还是多相气体？

Key：要看计算的目的是什么。一般计算，可定义成混合气体；若涉及到组分计算，要定义成多相气体。

87 courant数：在模拟高压的流场的时候,迭代的时候总是自动减小其数值，这是什么原因造成的，为什么？怎么修改？

答：这是流场的压力梯度较大，Fluent自身逐步降低时间步长，防止计算发散。我一般的处理办法是：先将边界条件上的压力设置较低点，使得压力梯度较小一点，等到收敛的感觉差不多，在这个基础上，逐渐把压力增大，这样就不容易发散。

95 可以用左键转动云图，但想用中键拖动其位置时，Fluent显示如下错误信息： Error message from

graphics function Show_Selection_Source: Can't 'Show' - the 'locater' has been deleted 这样有什么问题呢?

答：好像中键只能放大和缩小，不能拖动的吧

98 Gambit的网格相连问题：如果物体是由两个相连的模型所结合，一个的网格划分比较

密、另一个比较稀疏，用Gambit有办法将两个网格密度不同的物体，相连在一起吗？ 请参考第16题答案。将两种网格交界的地方设置成一对interface即可。

100 在FLUENT里定义流体的密度时，定义为不可压理想流体是用在什么地方呀，讲义上说是用于可变密度的不可压流动，不知如何理解？

答：define/matirial 中定义。可变密度的不可压缩流动，就是说在该流动下，流体介质的密度可以认为不变。比如说空气在流速在0.3马赫的情况下都可以认为是密度不变的

101 已经建好的模型，想修改一些尺寸，但不知道顶点的座标，请问如何在gambit中显示点的座标？

答：在gambit中的geometr-〉vortex->summarize vortices即可显示点的坐标。 首先说一下CFD的基本思想：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场，压力场等，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。

然后，我们再讨论以下这些题目。 离散化的目的：我们知道描述流体流动及传热等物理问题的基本方程为偏微分方程，想要得它们的解析解或者近似解析解，在绝大多数情况下都是非常困难的，甚至是不可能的，就拿我们熟知的Navier-Stokes方程来说，现在能得到的解析的特解也就70个左右；但为了对这些问题进行研究，我们可以借助于我们已经相当成熟的代数方程组求解方法，因此，离散化的目的简而言之，就是将连续的偏微分方程组及其定解条件按照某种方法遵循特定的规则在计算区域的离散网格上转化为代数方程组，以得到连续系统的离散数值逼近解。

计算区域的离散及通常使用的网格：在对控制方程进行离散之前，我们需要选择与控制方程离散方法相适应的计算区域离散方法。网格是离散的基础，网格节点是离散化的物理量的存储位置，网格在离散过程中起着关键的作用。网格的形式和密度等，对数值计算结果有着重要的影响。一般情况下，二维问题，有三角形单元和四边形，三位问题中，有四面体，六面体，棱锥体，楔形体及多面体单元。网格按照常用的分类方法可以分为：结构网格，非结构网格，混合网格；也可以分为：单块网格，分块网格，重叠网格；等等。上面提到的计算区域的离散方法要考虑到控制方程的离散方法，比如说：有限差分法只能使用结构网格，有限元和有限体积法可以使用结构网格也可以使用非结构网格。

控制方程的离散及其方法：上面已经提到了离散化的目的，控制方程的离散就是将主控的偏微分方程组在计算网格上按照特定的方法离散成代数方程组，用以进行数值计算。按照应变量在计算网格节点之间的分布假设及推到离散方程的方法不同，控制方程的离散方法主要有：有限差分法，有限元法，有限体积法，边界元法，谱方法等等。这里主要介绍最常用的有限差分法，有限元法及有限体积法。

（1）有限差分法（Finite Difference Method，简称FDM）是数值方法中最经典的方法。它是将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，然后将偏微分方程（控制方程）的导数用差商代替，推导出含有离散点上有限个未知数的差分方程组。求差分方程组（代数方程组）的解，就是微分方程定解问题的数值近似解，这是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法。这种方法发展较早，比较成熟，较多用于求解双曲型和抛物型问题（发展型问题）。用它求解边界条件复杂，尤其是椭圆型问题不如有限元法或有限体积法方便。

（2）有限元法（Finite Element Method，简称FEM）与有限差分法都是广泛应用的流体力学数值计算方法。有限元法是将一个连续的求解域任意分成适当形状的许多微小单元，并于各小单元分片构造插值函数，然后根据极值原理（变分或加权余量法），将问题的控制

方程转化为所有单元上的有限元方程，把总体的极值作为个单元极值之和，即将局部单元总体合成，形成嵌入了指定边界条件的代数方程组，求解该方程组就得到各节点上待求的函数值。有限元法的基础是极值原理和划分插值，它吸收了有限差分法中离散处理的内核，又采用了变分计算中选择逼近函数并对区域积分的合理方法，是这两类方法相互结合，取长补短发展的结果。它具有广泛的适应性，特别适用于几何及物理条件比较复杂的问题，而且便于程序的标准化。对椭圆型问题（平衡态问题）有更好的适应性。有限元法因求解速度较有限差分法和有限体积法满，因此，在商用CFD软件中应用并不普遍，目前的商用CFD软件中，FIDAP采用的是有限元法。而有限元法目前在固体力学分析中占绝对比例，几乎所有的固体力学分析软件都是采用有限元法。

（3）有限体积法（Finite Volume Method，简称FVM）是近年发展非常迅速的一种离散化方法，其特点是计算效率高。目前在CFD领域得到了广泛的应用。其基本思路是：将计算区域划分为网格，并使每个网格点周围有一个互不重复的控制体积；将待解的微分方程（控制方程）对每一个控制体积分，从而得到一组离散方程。其中的未知数是网格点上的因变量，为了求出控制体的积分，必须假定因变量值在网格点之间的变化规律。从积分区域的选取方法看来，有限体积法属于加权余量法中的子域法，从未知解的近似方法看来，有限体积法属于采用局部近似的离散方法。简言之，子域法加离散，就是有限体积法的基本方法。

各种离散化方法的区别：简短而言，有限元法，将物理量存储在真实的网格节点上，将单元看成由周边节点及型函数构成的统一体；有限体积法往往是将物理量存储在网格单元的中心点上，而将单元看成围绕中心点的控制体积，或者在真实网格节点上定义和存储物理量，而在节点周围构造控制题

103 能否同时设置进口和出口都为压力的边界条件？在这样的边界条件设置情况下发现没有收敛，研究的物理模型只是知道进口和出口的压力，不知道怎么修改才能使其收敛？ 答：当然可以同时设置进口和出口都为压力的边界条件。如果没有收敛，需要首先看看求解器、湍流模型、气体性质和边界条件时有没有出现warning；其次，还是我上边的帖子所说的，对于可压流动，采用压力边界条件，不能一下把压力和温度加到所需值，应该首先设置较低的压力或温度，然后逐渐增大，最后达到自己所需的值。

104 在FLUENT计算时，有时候计算时间会特别长，为了避免断电或其它情况影响计算，应设置自动保存功能，如何设置自动保存功能？在非定常计算中读入自动保存文件时如下出现问题：

Writing \

Error: sopenoutputfile&: unable to open file for output Error Object: \

Error: Error writing \ Error Object: #f

非定常的，算了一段之后停下来，改天继续算的时候，自动保存的时候出现问题，请问如何解决？ 答：File->write->Autosave就可以实现自动保存，自动保存的是date文件阿，你的怎么是CASE文件?

只要你在写自动保存文件的时候，文件名另取一个就行，比如 Writing \

105 Gambit划分时运动部分与静止部分交接面：一个系统的两块，运动部分与静止部分交

接部分近似认为没有空隙（无限小，虽然实际上是不可能的），假设考虑做成一个实体，那么似乎要一起运动或静止；假设分开做成两个实体，那么交接处的两个不完全重合的面要设为WALL还是什么呢，设成WALL不就不能过流了吗？

将这一对接触面设置成Interface就行了，具体请参考第47题的解答。

106 在计算模拟中，continuity总不收敛，除了加密网格，还有别的办法吗？别的条件都已经收敛了，就差它自己了，还有收敛的标准是什么？是不是到了一定的尺度就能收敛了，比如10－e5具体的数量级就收敛了。

答： continuity 是质量残差，具体是表示本次计算结果与上次计算结果的差别，如果别的条件收敛了，就差它。可以点report， 打开里面FLUX选项，算出进口与出口的质量流量差，看它是否小于0.5%.如果小于，可以判断它收敛.

个人觉得没有统一的收敛标准，具体问题有不同的标准！

108 想把gambit的图形保存成图片，可是底色总是黑色，怎么改为白色呀。用windows中画图板的反色，好像失真很多。如何处理？

答:首先点开GAMBIT的EDIT菜单,其次点GRAPHICS,在下拉列表中点到 WINDOWS BACKGROUND COLOR BLACK 一项 在下面VALUE 中填写WHITE,再点左面的MODIFY,就可以了.

110. 在分析一个转轮时，想求得转轮的转矩，不知道fluent中有什么方法可以提供该数据。本来想到用叶片上面的压力乘半径，然后做积分运算，但是由于叶片正反壁面统一定义的，即全部定义为wall-rn1，所以分不出方向来了。

答：report/force/moment 定义需要计算的面和旋转中心就ok了

111. 如何在gambit中实现坐标轴的变换：有一个三维的网格，想在柱坐标中实现，可是gambit中一直显示直角坐标？

答：对于这个问题，你可以尝试一下：Operation--->Tools--->Coordinate System--->Activate Coordinate System.

112 FLUENT能计算压力脉动吗？有人说：DYNAMIC PRESSURE=0.5*密度*V*V；可是，在我的算例中，进出口分别设为PRESSURE INLET 及PRESURE OUTLET,进口稳态压力24MPa.进出口流速完全相等。计算结果：进口的 DYNAMIC PRESSURE=0.5*密度*V*V＝5+5E帕，而出口的 DYNAMIC PRESSURE＝2+4E帕这就很疑惑：到底怎样计算压力脉动，压力脉动＝DYNAMIC PRESSURE？

我觉得Fluent因该是可以计算压力脉动的，只不过在fluent中的流体如油液等都是不可压缩流体，所以在计算压力脉动的时候会出现误差，个人认为如果需要进行比较精确的计算的话需要利用UDF对流体进行定义，引入流体的体积弹性模量，才能得到比较准确的结果

113 利用vof非稳态求解，结果明显没有收敛的情况下，为什么就开始提示收敛,虽然可以不管它，继续算下去达到收敛。但是求解怎么会提前收敛？

答：可以吧残差图的k和E 改小点，就好点了。另外 vof 中 残差图一般是波动的吧 所以最好 设置检测面 比如说进出口流量 来确定你的计算的准确性。 好像非稳态不存在收敛这个概念吧。（除非是双时间推进中）

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