免费在线)Poor mesh quality(i.e.,skewness 0.85 for Quad/Hex, or skewness 0.9 for Tri/Tetra elements). {what values do you have?} 2)Use of improper turbulent boudary conditions. 3)Not supplying good initial values for turbulent quantities. 出现这个警告,一般来讲,最可能的就是网格质量的问题,尤其是Y 值的问题;在划分网格的时候要注意,第一层网格高度非常重要,可以使用NASA的 Viscous Grid Space CalculatorFluent培训的教程中也有讲到,请大家参考。 24??在FLUENT运行计算时,为什么有时候总是出现“reversed flow〞 这个问题的意思是出现了回流,这个问题相对于湍流粘性比的警告要宽松一些,有些case可能只在计算的开始阶段出现这个警告,随着迭代的计算,可能会消失,如果计算一段时间之后,警告消失了,那么对计算结果是没有什么影响的,如果这个警告一直存在,可能需要作以下处理: 1.如果是模拟外部绕流,出现这个警告的原因可能是边界条件取得距离物体不够远,如果边界条件取的足够远,该处可能在计算的过程中确实存在回流现象;对于可压缩流动,边界最好取在10倍的物体特征长度之处;对于不可压缩流动,边界最好取在4倍的物体特征长度之处。 2.pressure-outlet边界条件代替outflow边界条件改善这个问题。 22 什么叫松弛因子?松弛因子对计算结果有什么样的影响?它对计算的收敛情况又有什么样的影响? 1、亚松驰〔Under Relaxation〕:所谓亚松驰就是将本层次计算结果与上一层次结果的差值作适当缩减,以防止由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。用通用变量来写出时,为松驰因子〔Relaxation Factors〕。?数值传热学-214? 2、FLUENT中的亚松驰:由于FLUENT所解方程组的非线性,我们有必要控制的变化。一般用亚松驰松驰最简单的形式为:单元内变量等于原来的值??加上亚松驰因子a与??变化的积, 别离解算器使用亚松驰来控制每一步迭代中的计算变量的更新。这就意味着使用别离解算器解的方程,包括耦合解算器所解的非耦合方程〔湍流和其他标量〕都会有一个相关的亚松驰因子。在FLUENT中,所有变量的默认亚松驰因子都是对大多数问题的最优值。这个值适合于很多问题,但是对于一些特殊的非线性问题〔如:某些湍流或者高Rayleigh数自然对流问题〕,在计算开始时要慎重减小亚松驰因子。使用默认的亚松驰因子开始计算是很好的习惯。如果经过4到5步的迭代残差仍然增长,你就需要减小亚松驰因子。有时候,如果发现残差开始增加,你可以改变亚松驰因子重新计算。在亚松驰松驰松驰松驰是在每一次迭代之间的。而且,如果直接解焓方程而不是温度方程〔即:对PDF计算〕,基于焓的温度的更新是要进行亚松驰的。要查看默认的亚松弛因子的值,你可以在解控制面板点击默认按钮。对于大多数流动,不需要修改默认亚松弛因子。但是,如果出现不稳定或者发散你就需要减小默认的亚松弛因子了,其中压力、动量、k和e的亚松弛因子默认值分别为0.2,0.5,0.5和0.5。对于SIMPLEC如相当高的Rayleigh数的自然或混合对流流动,应该对温度和/1.01.0。对于其它的标量方程,如漩涡,组分,PDF变量,对于某些问题默认的亚松弛可能过大,尤其是对于初始计算。你可以将松弛因子设为0.8以使得收敛更容易。? SIMPLE与SIMPLEC比拟 在FLUENT中,可以使用标准SIMPLE算法和SIMPLEC〔SIMPLE-Consistent〕算法,默认是SIMPLE算法,但是对于许多问题如果使用SIMPLEC可能会得到更好的结果,尤其是可以应用增加的亚松驰迭代时,具体介绍如下:对于相对简单的问题〔如:没有附加模型激活的层流流动〕,其收敛性已经被压力速度耦合所限制,你通常可以用SIMPLEC算法很快得到收敛解。在SIMPLEC中,压力校正亚松驰因子通常设为1.0,它有助于收敛。但是,在有些问题中,将压力校正松弛因子增加到1.0可能会导致不稳定。对于所有的过渡流动计算,强烈推荐使用PISO算法邻近校正。它允许你使用大的时间步,而且对于动量和压力都可以使用亚松驰因子1.0。对于定常状态问题,具有邻近校正的PISO并不会比具有较好的亚松驰因子的SIMPLE或SIMPLEC好。对于具有较大扭曲网格上的定常状态和过渡计算推荐使用PISO倾斜校正。当你使用PISO邻近校正时,对所有方程都推荐使用亚松驰因子为1.0或者接近1.0。如果你只对高度扭曲的网格使用PISO倾斜校正,请设定动量和压力的亚松驰因子之和为1.0比方:压力亚松驰因子0.3,动量亚松驰因子0.7〕。如果你同时使用PISOPISO ? 1 对于刚接触到FLUENTFLUENT helpFLUENT心得介绍一下,希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。 由于当时我需要学习FLUENTFLUENTFLUENTGAMBIT,到通过FLUENT进行仿真,再到后处理,如TECPLOT,进行循序渐进的学习,坚持,效果是非常显著的。如果身边有懂得FLUENT 2 CFD计算中涉及到的流体及流动的根本概念和术语:理想流体和粘性流体;牛顿流体和非牛顿流体;可压缩流体和不可压缩流体;层流和湍流;定常流动和非定常流动;亚音速与超音速流动;热传导和扩散等。 A.理想流体〔Ideal Fluid〕和粘性流体〔Viscous Fluid〕: 流体在静止时虽不能承受切应力,但在运动时,对相邻的两层流体间的相对运动,即相对滑动速度却是有抵抗的,这种抵抗力称为粘性应力。流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度,或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。粘性的大小依赖于流体的性质,并显著地随温度变化。实验说明,粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。当流体的粘性较小〔实际上最重要的流体如空气、水等的粘性都是很小的〕,运动的相对速度也不大时,所产生的粘性应力比起其他类型的力如惯性力可忽略不计。此时我们可以近似地把流体看成无粘性的,这样的流体称为理想流体。十清楚显,理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。这样对于粘性而言,我们可以将流体分为理想流体和粘性流体两大类。应该强调指出,真正的理想流体在客观实际中是不存在的,它只是实际流体在某些条件下的一种近似模型。 B.牛顿流体〔Newtonian Fluid〕和非牛顿流体〔non-Newtonian Fluid〕: 日常生活和工程实践中最常遇到的流体其切应力与剪切变形速率符合下式的线性关系,称为牛顿流体。而切应力与变形速率不成线性关系者称为非牛顿流体。图2-1〔a〕中绘出了切应力与变形速率的关系曲线。其中符合上式的线性关系者为牛顿流体。其他为非牛顿流体,非牛顿流体中又因其切应力与变形速率关系特点分为膨胀性流体〔Dilalant〕,拟塑性流体〔Pseudoplastic〕,具有屈服应力的理想宾厄流体〔Ideal Bingham Fluid〕和塑性流体〔Plastic Fluid〕等。通常油脂、油漆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等均为非牛顿流体。非牛顿流体的研究在化纤、塑料、石油、化工、食品及很多轻工业中有着广泛的应用。图2-1〔b〕还显示出对于有些非牛顿流体,其粘滞特性具有时间效应,即剪切应力不仅与变形速率有关而且与作用时间有关。当变形速率保持常量,切应力随时间增大,这种非牛顿流体称为震凝性流体〔Rheopectic Fluid〕。当变形速率保持常量而切应力随时间减小的非牛顿流体那么称为触变性流体〔Thixotropic Fluid〕。 ? C.可压缩流体〔Compressible Fluid〕和不可压缩流体〔Incompressible Fluid〕: 100个大气压下,容积缩小0.5%,温度从20°变化到100°,容积降低4%。因此在一般情况下液体可以近似地看成不可压的。但是在某些特殊问题中,例如水中爆炸或水击等问题,那么必须把液体看作是可压缩的。气体的压缩性比液体大得多,所以在一般情形下应该当作可压缩流体处理。但是如果压力差较小,运动速度较小,并且没有很大的温度差,那么实际上气体所产生的体积变化也不大。此时,也可以近似地将气体视为不可压缩的。 压力场是通过连续方程间接规定的。由于没有直接求解压力的方程,不可压流体的流动方程的求解具有其特殊的困难。 D. 层流〔Laminar Flow〕和湍流〔Turbulent Flow〕: 实验说明,粘性流体运动有两种形态,即层流和湍流。这两种形态的性质截然不同。层流是流体运动规那么,各局部分层流动互不掺混,质点的轨线是光滑的,而且流动稳定。湍流的特征那么完全相反,流体运动极不规那么,各局部剧烈掺混,质点的轨线杂乱无章,而且流场极不稳定。这两种截然不同的运动形态在一定条件下可以相互转化。 ? E. 定常流动〔Steady Flow〕和非定常流动〔Unsteady Flow〕: 以时间为标准,根据流体流动的物理量〔如速度、压力、温度等〕是否随时间变化,将流动分为定常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化,为定常流动;反之称为非定常流动。定常流动也称为恒定流动,或者稳态流动;非定常流动也称为非恒定流动、非稳态流动。许多流体机械在起动或关机时的流体流动一般是非定常流动,而正常运转时可看作是定常流动。 F. 亚音速流动(Subsonic)与超音速流动〔Supersonic〕: 当气流速度很大,或者流场压力变化很大时,流体就受到了压速性的影响。马赫数定义为当地速度与当地音速之比。当马赫数小于1时,流动为亚音速流动;当马赫数远远小于1〔如M0.1〕时,流体的可压速性及1时候〔跨音速〕,可压速性影响就显得十分重要了。如果马赫数大于1,流体就变为超音速流动。FLUENT对于亚音速,跨音速以及超音速等可压流动都有模拟能力。 G. 热传导〔Heat Transfer〕及扩散〔Diffusion〕: 除了粘性外,流体还有热传导及扩散等性质。当流体中存在温度差时,温度高的地方将向温度低的地方传送热量,这种现象称为热传导。同样地,当流体混合物中存在组元的浓度差时,浓度高的地方将向浓度低的地方输送该组元的物质,这种现象称为扩散。 流体的宏观性质,如扩散、粘性和热传导等,是分子输运性质的统计平均。由于分子的不规那么运动,在各层流体间交换着质量、动量和能量,使不同流体层内的平均物理量均匀化,这种性质称为分子运动的输运性质。质量输运宏观上表现为扩散现象,动量输运表现为粘性现象,能量输运表象为热传导现象。 理想流体忽略了粘性,即忽略了分子运动的动量输运性质,因此在理想流体中也不应考虑质量和能量输运性质——扩散和热传导,因为它们具有相同的微观机制3 首先说一下CFD的根本思想: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 然后,我们再讨论下这些题目。 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根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解条件 1〕有限差分法〔Finite Difference Method,简称FDM最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FEMCFD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比照例,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FVMCFD 4 常见离散格式的性能的比照〔稳定性、精度和经济性〕 —CFD理论与应用? 离散格式 稳定性及稳定条件 精度与经济性 ? 中心差分 ? 条件稳定Peclet小于等于2 在不发生振荡的参数范围内,可以获得校准确的结果。 ? ? 一阶迎风 ? ? 绝对稳定 虽然可以获得物理上可接受的解,但当Peclet数较大时,假扩散较 二阶迎风 绝对稳定 精度较一阶迎风高,但仍有假扩散问题。 ? ? 混合格式 ? ? 绝对稳定 当Peclet小于等于2时,性能与中心差分格式相同。当Peclet大于2时,性能与一阶迎风格式相同。 ? ? 指数格式、乘方格式 ? ? 绝对稳定 主要适用于无源项的对流扩散问题,对有非常数源项的场合,当Peclet数较高时有较大误差。 ? QUICK格式 ? 条件稳定Peclet小于等于8/3 可以减少假扩散误差,精度较高,应用较广泛,但主要用于六面体和四边形网格。 改良的QUICK格式 绝对稳定 性能同标准QUICK格式,只是不存在稳定性问题。 5 在利用有限体积法建立离散方程时,必须遵守哪几个根本原那么? 1.控制体积界面上的连续性原那么; 2.正系数原那么; 3.源项的负斜率线.主系数等于相邻节点系数之和原那么。 ? 6 这个问题的范畴好大啊。简要的说一下个人的理解吧:流场数值求解的目的就是为了得到某个流/ ? 7 可压缩流动和不可压缩流动,在数值解法上各有何特点?为何不可压缩流动在求解时反而比可压缩流动有更多的困难? 可压缩Euler及Navier-Stokes方程数值解 描述无粘流动的根本方程组是Euler方程组,描述粘性流动的根本方程组是Navier-StokesEuler方程和Navier-Stokes方程模拟流场是计算流体动力学的重要内容之一。由于飞行器设计实际问题中的绝大多数流态都具有较高的雷诺数,这些流动粘性区域很小,由对流作用主控,因此针对EulerNavier-Stokes方程也是有效的,只需针对粘性项用中心差别离散。 Euler方程组的历史可追溯到20世纪501952年Courant等人以及1954年Lax和FriedrichsLax和Wendroff的开创性工作是非定常Euler(可压缩Navier-Stokes)Lax-Wendroff格式应用于非线性方程组派生出了一类格式,其共同特点是格式空间对称,即在空间上对一维问题是三点中心格式,在时间上是显式格式,并且该类格式是从时间空间混合离散中导出的。该类格式中最流行的是MacCormack格式。 项引起的误差与截断误差在数量级上相同,但这却表达了一个概念上的缺陷,因为在计算得到的定常解中引进了一个数值参数。将时间积分从空间离散中别离出来就防止了上述缺陷。常用的时空分别离散格式有中心型格式和迎风型格式。空间二阶精度的中心型格式(一维问题是三点格式)就属于上述范畴。该类格式最具代表性的是Beam-Warming隐式格式和Jameson等人采用的Runge-KuttaCourantSteger-Warming和Van Leer矢Godunov(Riemann问题)的当地一维Euler方Engquist、Osher和Roe等人构造了一系列引入近似Riemann 对于没有大梯度的定常光滑流动,所有求解EulerLax-Wendroff Boris和Book及Van Leer提出,并且通过Harten开展的总变差减小(TVD, Total Variation Diminishing)的重要概念得以实现。通过这一途径,数值解的变化以非线性的方式得以控制。这一类格式的研究和应用,在20世纪80年代形成了一股开展浪潮。1988年,张涵信和庄逢甘利用热力学熵增原理,通过对差分格式修正方程式的分析,构造了满足熵增条件能够捕捉激波的无波动、无自由参数的耗散格式(NND格式)。该类格式在航空航天飞行器气动数值模拟方面得到了广泛应用。 1987年,Harten和Osher指出,TVD格式最多能到达二阶精度。为了突破这一精度上的限制引入了实质上无波动(ENO)格式的概念。该类格式“几乎是TVD〞的,Harten因此推断这些格式产生的数值解是一致有界的。继Harten和Osher之后,Shu和Osher将ENO格式从一维推广到多维。在三阶精度ENO差分格式上也做了不少工作。1992年,张涵信另辟蹊径,在NND格式的根底上,开展了一种能捕捉激波的实质上无波动、无自由参数的三阶精度差分格式(简称ENN格式)。1994年,Liu、Osher和Chan开展了WENO(Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式。WENO格式是基于ENO格式构造的高阶混合格式,它在保持了ENO格式优点的同时,计算流场中虚假波动明显减少。此后,Jiang 不可压缩Navier-Stokes方程求解 Navier-StokesFasel-涡Aziz和Hellums-涡PossionHarlow和Welch首先提出的压力PossionPossionPossionPatanker和Spalding的SIMPLE(Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation)Chorin于1967 目前,由于基于求解压力PossionSIMPLE8 什么叫边界条件?有何物理意义?它与初始条件有什么关系? 边界条件与初始条件是控制方程有确定解的前提。 边界条件是在求解区域的边界上所求解的变量或其导数随时间和地点的变化规律。对于任何问题,都需要给定边界条件。 初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况,对于瞬态问题,必须给定初始条件,稳态问题,那么不用给定。对于边界条件与初始条件的处理,直接影响计算结果的精度。 在瞬态问题中,给定初始条件时要注意的是:要针对所有计算变量,给定整个计算域内各单元的初始条件;初始条件一定是物理上合理的,要靠经验或实测。
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