FLUENT在旋转机械中的应用.pptx

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1、FLUENT在旋转机械中的应用制作人：黄伙军FLUENT软件简介FLUENT是一个用于模拟和分析复杂几何区域的流体流动和传热现象的专用软件。它提供了灵活的网格特性，可以支持多种网格。用户可以自由选择使用结构化或者非结构化网格来划分复杂的几何区域，针对二维问题支持三角形网格或四边形网格；针对三维问题可支持四面体，棱锥，锲型及多面体网格；同时也支持混合网格。用户可以利用FLUENT提供的网格自适应特性在求解过程中根据所获得的计算结果优化网格。FLUENT软件包的组成针对不同的计算对象，CFD软件都包含3个主要功能部分：前处理，求解器，后处理。(1)前处理器。包括GAMBIT

2、，TGRID和FLIters。其中GAMBIT是是FLUENT.INC.公司自主开发的专用CFD前处理器，用于模拟对象的几何建模以及网格生成。TGRID是一个附加的前处理器，它可以从GAMBIT或其他CAD/CAE软件包中读入所生成的模拟对象的几何结构，从现有的边界网格生成三角形，四面体或混合网格组成的体网格。FLIters实际上就是其他CAD/CAE软件包，例如ANSYS，CGNS，I-DEAS，NASTRA，PATRAN，ICEM等与FLUENT之间的接口，通过接口可以由其他CAD/CAE软件包所生成的面网格或体网格读入到FLUENT中。(2)求解器。它是CFD软件

3、包的核心，FLUENT实际上是一个基于非结构化网格的通用求解器，支持并行计算，分单精度与双精度两种。一旦所生成的网格读入到FLUENT中，所有剩下的操作都可以在FLUENT里完成，其中包括设置边界条件，定义材料性质，执行求解器，根据计算结果优化网格，对计算结果进行后处理等。(3)后处理器。FLUENT本省身具有强大的后处理功能，有云图，等值线图，矢量图，剖面图，XY散点图，粒子轨迹图，动画等多种方式显示，存储与输出结果。FLUENT的特点以及能够解决的工程问题可以归纳为以下几方面：(1)二维平面，二维轴对称旋流，三维流动(2)可以建立三角形，四边形，四面体，六面体，棱柱

4、，棱锥，多面体网格以及混合网格。(3)定常与非定常问题(4)不可压与可压缩流动问题(5)无黏流，层流与湍流(6)牛顿流体与非牛顿流体(7)传热问题，包括强迫对流，自然对流和混合对流换热以及流固共轭流动与换热与热辐射。(8)化学组分的混合与反应。(9)融合/凝固等相变问题(10)集总参数类型的风扇，泵，散热器以及换热器的模拟FLUENT依赖的力学基础FLUENT研究的对象是流体，主要模拟的流体粒子的运行状况及性能参数状况。它主要是针对一些模型来进行求解。求解依赖的原理来自流体力学的三大方程：能量方程，动量方程以及连续性方程。在介绍三大方程之前先了解一些基本概念。1.压强流

5、体静力学(流体处于平衡)状态中压强定义是：作用在淹没于流体中物体表面的单位面积上的法向压缩力。2.粘性所有的流体具有粘性，粘性引起摩擦。在物理问题中，粘性的重要性取决于流体的类型及其流动图像。粗略地讲，粘性是运动流体对剪切反抗的度量。流体在静止时不能承受剪应力，但在运动时，相邻两层流体之间的相对运动是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性力。3.密度流体密度定义为单位体积内所含物质得多少，同粘性一样，密度也是流体一种固有的物理属性。同压强一样，密度是流体的一个热力学参量，它依赖于流体的热力学状态。流体的密度随压强和密度的变化而变化。习惯上将密度表示成压强与温度的函数。4流体流动的

6、分类流体根据流动的不同可以分为(1)理想流体与粘性流体(2)牛顿流体与非牛顿流体(3)可压缩流体与不可压缩流体(4)层流与湍流计算流体力学的求解过程在流体力学的研究中，常用的研究方法有理论研究方法，数值计算方法和实验研究方法。理论研究方法的特点是：能够清晰，普遍地揭示出流动的内在规律，但该方法目前只局限于少数比较简单的理论模型，而且需要研究者具有较高的理论素养和数学功底。实验研究方法的特点是：结果可靠，但其局限性在于相似原则不能全部满足，尺寸限制，边界影响等，同时实验研究需要场地，仪器设备和大量的经费，研究周期比较长。数值计算方法所需要的时间和费用较少，并具有较高的精度

7、，目前在流体力学中扮演越来越重要的角色。1.建立基本的守恒方程组数值模拟的第一步是由流体力学，热力学，传热传质学，燃烧学及等离子体等的基本原理出发，建立质量，动量，能量，组分，湍流特性的守恒方程组。FLUENT中所采用的都是比较成熟的模拟理论与数值模型，在用户手册中可以查到相应的守恒方程。2.建立或选择模型或封闭方法3.确定初始与边界条件数值模拟的第三步是必须按给定的几何形状和尺寸，由问题的物理特征出发，确定计算域并确定计算域的进出口，轴线（或对称面）及各壁面或自由处条件。对湍流和多相流动还需要分别给出各相的各变量的时均值及脉动值的初始条