Fluent总结

2016-11-14 by:CAE仿真在线来源:互联网

一、Fluent求解器及离散格式类型汇总:

FLUENT中的求解器有分离式求解器(Segregated Solver)和耦合式求解器(Coupled Sover)两种,其比较与选择如下:

(一)两种求解器介绍:

(1)分离式求解器(SegregatedSolver)是顺序的、逐一的求解各方程(关于u,v,w,p和T的方程)也就是先在全部网格上解出一个方程(如u动力方程)后,再解另外一个方程(如v动量方程)。由于控制方程是非线性的,且相互之间是耦合的,因此,在得到收敛街之前,要经过多轮迭代。

(2)耦合式求解器(CoupledSover)是同时求解连续方程、动量方程能量方程及组分输运方程的耦合方程组,然后逐一地求解湍流标量方程。由于控制方程是非线性的,且相互之间是耦合的,因此,在得到收敛解之前,要经过多轮迭代:

1)根据当前的解的结果,更新所有流动变量。如果计算刚刚开始,则用初始值来更新。

2)同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组(后两个方程视需要进行求解)

3)根据需要,逐一地求解湍流、辐射等标量方程。注意在求解之前,方程中用到的有关变量要用到前面得到的结果更新。

4)对于包含离散相的模拟,当内部存在相间耦合时,根据离散相的轨迹计算结果更新连续相的源项。

5)检查方程组是否收敛,若不收敛,回到第1)步,重新计算。

(二)求解器中的显式与隐式方案

在分离式和耦合式两种求解器中,都要想办法将离散的非线性控制方程线性化为在每一个计算单元中相关变量的方程组。为此,可采用显式和隐式两种方案实现这一线性化过程。这两种方式的物理意义如下:

(1)隐式(implicit)对于给定变量,单元内的未知量用邻近单元的已知和未知值来计算。因此,每一个未知量会在不止一个方程中出现,这些方程必须同时求解才能解出未知量的值。

(2)显式(explici)对于给定变量,每一个单元内的未知量用只包含已知值的关系式来计算。因此未知量只在一个方程中出现,而且每一个单元内的未知量的方程只需解一次就可以得到未知量的值。

在分离式求解器中,只采用隐式方案进行控制方程的线性化。由于分离式求解器是在全计算域上求解出一个控制方程的解之后才去求解另一个方程,因此,区域内每一个单元只有一个方程,这些方程组成一个方程组。

在耦合式求解器中,可采用隐式或者显示两种方案进行控制方程的线性化,当然,这里的隐式和显式,只是针对耦合求解器中的耦合控制方程组(即由连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程组成的方程组)而言的,对于其他的独立方程(即湍流、辐射等方程)仍采用与分离式求解器相同的解法(即隐式方式)来求解:

(三)求解器的选择与比较

分离式求解器以前主要用于可压缩流动和为可压缩流动,而耦合式求解器用于高速可压缩流动。

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,当计算高速可压缩流动时,耦合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,但是对于高速可压缩流动,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。耦合式求解器耦合力流动和能量方程,常常很快可以收敛。耦合隐式相对耦合显式需要的内存多,相应的收敛性也较好

二、边界条件

1、Fuent中的压力:

Fuent中的各种压力,若没有特别说明,都是相对压力(GaugePressure),即相当于参考压力(Operating Pressure)而言的。而参考压力的数值是由用户通过Define/Operating Conition命令来设置的。若用户不设置参考压力,则默认参考压力为标准大气压,即101325Pa.

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