Fluent總結(jié)

2016-11-14 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一、Fluent求解器及離散格式類型匯總:

FLUENT中的求解器有分離式求解器(Segregated Solver)和耦合式求解器(Coupled Sover)兩種,其比較與選擇如下:

(一)兩種求解器介紹:

(1)分離式求解器(SegregatedSolver)是順序的、逐一的求解各方程(關(guān)于u,v,w,p和T的方程)也就是先在全部網(wǎng)格上解出一個方程(如u動力方程)后,再解另外一個方程(如v動量方程)。由于控制方程是非線性的,且相互之間是耦合的,因此,在得到收斂街之前,要經(jīng)過多輪迭代。

(2)耦合式求解器(CoupledSover)是同時求解連續(xù)方程、動量方程能量方程及組分輸運方程的耦合方程組,然后逐一地求解湍流標(biāo)量方程。由于控制方程是非線性的,且相互之間是耦合的,因此,在得到收斂解之前,要經(jīng)過多輪迭代:

1)根據(jù)當(dāng)前的解的結(jié)果,更新所有流動變量。如果計算剛剛開始,則用初始值來更新。

2)同時求解連續(xù)方程、動量方程、能量方程及組分輸運方程的耦合方程組(后兩個方程視需要進行求解)

3)根據(jù)需要,逐一地求解湍流、輻射等標(biāo)量方程。注意在求解之前,方程中用到的有關(guān)變量要用到前面得到的結(jié)果更新。

4)對于包含離散相的模擬,當(dāng)內(nèi)部存在相間耦合時,根據(jù)離散相的軌跡計算結(jié)果更新連續(xù)相的源項。

5)檢查方程組是否收斂,若不收斂,回到第1)步,重新計算。

(二)求解器中的顯式與隱式方案

在分離式和耦合式兩種求解器中,都要想辦法將離散的非線性控制方程線性化為在每一個計算單元中相關(guān)變量的方程組。為此,可采用顯式和隱式兩種方案實現(xiàn)這一線性化過程。這兩種方式的物理意義如下:

(1)隱式(implicit)對于給定變量,單元內(nèi)的未知量用鄰近單元的已知和未知值來計算。因此,每一個未知量會在不止一個方程中出現(xiàn),這些方程必須同時求解才能解出未知量的值。

(2)顯式(explici)對于給定變量,每一個單元內(nèi)的未知量用只包含已知值的關(guān)系式來計算。因此未知量只在一個方程中出現(xiàn),而且每一個單元內(nèi)的未知量的方程只需解一次就可以得到未知量的值。

在分離式求解器中,只采用隱式方案進行控制方程的線性化。由于分離式求解器是在全計算域上求解出一個控制方程的解之后才去求解另一個方程,因此,區(qū)域內(nèi)每一個單元只有一個方程,這些方程組成一個方程組。

在耦合式求解器中,可采用隱式或者顯示兩種方案進行控制方程的線性化,當(dāng)然,這里的隱式和顯式,只是針對耦合求解器中的耦合控制方程組(即由連續(xù)方程、動量方程、能量方程及組分輸運方程組成的方程組)而言的,對于其他的獨立方程(即湍流、輻射等方程)仍采用與分離式求解器相同的解法(即隱式方式)來求解:

(三)求解器的選擇與比較

分離式求解器以前主要用于可壓縮流動和為可壓縮流動,而耦合式求解器用于高速可壓縮流動。

現(xiàn)在,兩種求解器都適用于從不可壓到高速可壓的很大范圍的流動,但總的來講,當(dāng)計算高速可壓縮流動時,耦合求解器比分離式求解器更有優(yōu)勢。

FLUENT默認(rèn)使用分離式求解器,但是對于高速可壓縮流動,由強體積力(如浮力或者旋轉(zhuǎn)力)導(dǎo)致的強耦合流動,或者在非常精細的網(wǎng)格上求解的流動,需要考慮耦合式求解器。耦合式求解器耦合力流動和能量方程,常常很快可以收斂。耦合隱式相對耦合顯式需要的內(nèi)存多,相應(yīng)的收斂性也較好

二、邊界條件

1、Fuent中的壓力:

Fuent中的各種壓力,若沒有特別說明,都是相對壓力(GaugePressure),即相當(dāng)于參考壓力(Operating Pressure)而言的。而參考壓力的數(shù)值是由用戶通過Define/Operating Conition命令來設(shè)置的。若用戶不設(shè)置參考壓力,則默認(rèn)參考壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,即101325Pa.

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