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(gè)方程(如u動(dòng)力方程)后,再解另外一個(gè)方程(如v動(dòng)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(shí)求解連續(xù)方程、動(dòng)量方程能量方程及組分輸運(yùn)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(dòng)變量。如果計(jì)算剛剛開始,則用初始值來更新。

2)同時(shí)求解連續(xù)方程、動(dòng)量方程、能量方程及組分輸運(yùn)方程的耦合方程組(后兩個(gè)方程視需要進(jìn)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(duì)于包含離散相的模擬,當(dāng)內(nèi)部存在相間耦合時(shí),根據(jù)離散相的軌跡計(jì)算結(jié)果更新連續(xù)相的源項(xiàng)。

5)檢查方程組是否收斂,若不收斂,回到第1)步,重新計(jì)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(gè)計(jì)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(shí)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(duì)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(jì)算。因此,每一個(gè)未知量會(huì)在不止一個(gè)方程中出現(xiàn),這些方程必須同時(shí)求解才能解出未知量的值。

(2)顯式(explici)對(duì)于給定變量,每一個(gè)單元內(nèi)的未知量用只包含已知值的關(guān)系式來計(jì)算。因此未知量只在一個(gè)方程中出現(xiàn),而且每一個(gè)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(jìn)行控制方程的線性化。由于分離式求解器是在全計(jì)算域上求解出一個(gè)控制方程的解之后才去求解另一個(gè)方程,因此,區(qū)域內(nèi)每一個(gè)單元只有一個(gè)方程,這些方程組成一個(gè)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(jìn)行控制方程的線性化,當(dāng)然,這里的隱式和顯式,只是針對(duì)耦合求解器中的耦合控制方程組(即由連續(xù)方程、動(dòng)量方程、能量方程及組分輸運(yùn)方程組成的方程組)而言的,對(duì)于其他的獨(dú)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(dòng)和為可壓縮流動(dòng),而耦合式求解器用于高速可壓縮流動(dòng)。

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(dòng),但總的來講,當(dāng)計(jì)算高速可壓縮流動(dòng)時(shí),耦合求解器比分離式求解器更有優(yōu)勢(shì)。

FLUENT默認(rèn)使用分離式求解器,但是對(duì)于高速可壓縮流動(dòng),由強(qiáng)體積力(如浮力或者旋轉(zhuǎn)力)導(dǎo)致的強(qiáng)耦合流動(dòng),或者在非常精細(xì)的網(wǎng)格上求解的流動(dòng),需要考慮耦合式求解器。耦合式求解器耦合力流動(dòng)和能量方程,常常很快可以收斂。耦合隱式相對(duì)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(duì)壓力(GaugePressure),即相當(dāng)于參考?jí)毫?Operating Pressure)而言的。而參考?jí)毫Φ臄?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?jí)毫?則默認(rèn)參考?jí)毫闃?biāo)準(zhǔn)大氣壓,即101325Pa.

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