fluent Q&A，教学视频来自bilibili怂管木觉兽

Posted 2023-03-06

参考技术A 链接： 迭代与收敛原理和设置

Q:明明把迭代步数设成了200，但仿真程序还是跑了五六十步就 停下来 。别人的残差曲线都是先下降，然后趋于平缓，延绵一条水平的线。我的残差曲线往下扎，还没触底，就停了，把迭代步数调大也没有用。

A:原来是 收敛精度 设置的问题。可以设置成更小，就会跑更久。还有一种狠一点的方法，设置成-1。残差是不可能为负的，此时就会一直算一直算。就可以看到一条趋于稳定的横线了。

Q:瞬态分析 步长 怎么设置？

A:一个周期，步长至少要分成20份。

每一个时间步里都要收敛到需要的水平。

先设一步里迭代100次，一步一步进行。后来发现每步大概40次的时候会停下来，那就设40次，然后200步。

Q:怎样针对某些物理量进行 监测 ？

A：Solution-monitors-report plots，弹出窗口点new，弹出新窗口右边点new,质量的话在 volume-mass里，名称改为mass，区域选流体区。

算一下，可以观测质量波动，在非常小的范围内，因此仿真可用。

链接： 初始化技巧

1、 打 补丁patch 。可以任意设置想设置的物理量

2、UDF里有custom可 编辑公式

Define-关掉

Custom-manage里可以查看公式

Contours-temperature-display就可以看到刚刚设置好的沿x轴阶梯式的温度了。

Q:并不知道 初始化设成什么值 好。

A:去caculation里把time step size改成1e-5这么小，max iteration/time step改成100。Number of time steps设成1就行。然后去跑，会得到非常绚丽的速度压力分布。

点击file-interpolate，弹出对话框write data输出数据，cell zones把流体域和固体域都选中，右边fields都选上，点击write.

随便初始化一下，刚刚的压力和速度值就清掉了。

再次file-interpolate，选择read andinterpolates，把两个区域的所有物理量都选上，read，选中刚才输出的文件。

如果有一个模型已经算过，想用它算另外一个工况，如上设置就会方便很多。

链接： 波浪水槽VOF瞬态模型仿真案例

链接： MRF回转体稳态模型

MRF是多重参考系模型（Multi-Reference Frame），同一模型不同区域用不同参考系描述。比如风扇，叶片和基座采用不同的参考系。瞬态过程可以相应地简化成稳态过程。

但是这个视频也没教螺旋桨怎么建模，没教圆饼怎么切割下来，涉及到了小白我的知识盲区。而且评论区有人问：没有提到interface怎么设置，好吧我也不会设置。因此这个案例没有跟着做。

链接： fluent波浪水槽单向流固耦合仿真

fluent流体力学计算和瞬态应力计算 耦合

fluent算出不同时刻压力分布，导入瞬态应力模型中，进行瞬态应力计算。这属于单向耦合。因为桥墩受力之后，形变非常微小。几乎不会影响流体流动，没必要双向耦合。

Sw画出桥墩。Workbench里拖出geometry的块，右键，用designmodeler打开。

用DM的专门功能enclosure，专门画外流场。在前后左右延伸多少。

1、tools-enclosure

这些数值不能为0，所以填1。然后进行切割。

2、切割

一切桥墩以下的多余的水，二把空气和水的部分切开。

选中一个侧面，左边选项卡选sketching，画矩形，generate。

Extrude: geometry选sketch1,

operation选 slice material, depth 设置深一点100m, target bodies选流体域。

底部的我们不需要，右键suppress抑制掉。

链接： fluent mesh网格划分

需要把水和空气域连接，有两种办法，一是把接触的面连接，二是今天用的方法。

1、选中air和water两个域，右键-form new part。这样就连接了几个体。接触面自动设置成可透过的面，就不用再设置了。

2、回到workbench，左边analysis system-fluid flow(fluent)模块拖到右边，连接。

3、双击mesh。Home-tools-units，单位选米

4、单向耦合，不考虑固体，先把桥墩抑制掉。能扫掠的扫掠，不能的用四面体网格进行剖分。左侧树，mesh右键-show-sweepable bodies.下方的水域是绿色的，可以扫掠。

全局设置，左侧下方，有限元尺寸1m.

局部设置，mesh右键，insert-method。Geometry选上方的空气域，method选tetrahedrons。

重复创建method，选下方水域，method选sweep。要确定扫掠方向是从上往下还是从下往上。Src/trg selection选manual source，source选底面。

5、设置边界层。

下面部分向上扫掠，所以在底面设置边界层就行。mesh右键，insert-inflation。Geometry选底面, boundary选地面上桥墩的edge。如果选的时候只能选中体，就在上方一排方框那切换一下模式。

上面部分就只能针对体来设置。树里part-water右键hide，隐藏掉水域，好操作。mesh右键，insert-inflation。Geometry选空气域的体, boundary选桥墩的表面。

Mesh-generate mesh

6、命名边界

链接： fluent造波仿真

非常吃计算机计算量

关掉mesh，双击set up，进入fluent。

1、General里把模型设置成瞬态模型。Materials里双击air，选水。上方physics里选operating conditions，改一下默认设置。

2、model双击multiphase，选VOF

去第二个选项卡，检查一下两个相是不是水和空气。不设置面与面之间的表面张力，也不设置相变。

3、viscous黏度模型选默认的k-omega

4、setup-boundary conditions里，上方设为压力入口，压力出口。下方速度入口，速度出口。

5、Inlet2勾选open channel wave BC。总体流动设为0。

Multiphase选项卡，wave BC options选择short gravity waves。

自由液面高度13m，波长设20m。

6、Outlet2-Multiphase选项卡，open channel, free surface level自由液面高度13m，bottom level设5m。

7、然后进行流体域的设置。上方假设都是空气，就默认，不设置了。下方进行多相流设置。多相流选项卡。

8、初始化-混合初始化

从inlet2开始。

9、我们想在中间剖一刀，看看中间是什么情况。双击general，display-new surface-plane-选xy平面，偏移量0就可以。Create.

10、Results-graphics-contours-

选择相，体积分数，表面选择刚建的xy平面。

11、设置自动保存。Calculation

activities双击autosave，每5步保存一次，勾选each time。

双击Calculation activities-create-solution data export, 自动输出，选CFD-Post.把两个框全选。

进cfd-post可以看流线。

链接： fluent前处理小技巧： 快速生成流体域

对于很简单的几何结构：把杯子里的所有面选中，tools-fill-apply

对于水套（外壳+内芯勾勒出流道）：tools-enclosure（膨胀），设置数值，把几何体完全包进去。然后切割。

点击进口面-sketching，生成草图的同时生成了坐标，我们删掉草图只保留坐标就可以了。出口面如法炮制。

Create-slice,slice by plane，基于进口坐标平面进行切割。Slice target选新建的大空间。Generate。

就把新建的大空间切了一刀。出口面如法炮制。

然后把不需要的solid suppress掉，就剩下了流体域。要注意流体域是进口出口连通的，而且不能有泄漏。才能成功。

没打通进口出口时的流体域

这个方法很神奇，也很简单。我当初在还学了半天solidworks的减法布尔运算。

https://www.bilibili.com/video/BV1ja4y1e7a8

强迫对流换热

这个视频里有讲：

1、Workbech面板里各个模块怎么搭。

2、mesh怎么框选中所有面，上方mode-box select，画框，把所有都选中。

https://www.bilibili.com/video/BV1H54y1d7nN

fan边界 的设置及通道仿真

1、画圆后，生成面体：fluent-concept-surfacesfrom sketches

2、要对fan边界的边缘进行网格细分。

左边树Mesh右键-insert-sizing,element size设成1mm.

左边树Mesh右键-insert-inflation边界层

3、boundary conditions里的internal选fan.

https://www.bilibili.com/video/BV1Bk4y197xc

Adapt Region水滴下落仿真

想做这个！

1、Gambit会画三维网格啦！

2、带进fluent设置尺寸scale的时候却发现问题：想做40mm，在gambit里设置了40，回到fluent改成mm，却会变成40000mm。似乎认定了是40m。解决办法：右下角scaling

factors,xyz改倍数，然后scale就行。

3、一会儿，用Adapt Region来设置水滴。不需要最初在网格剖分里画出水滴。

4、选瞬态模型。

5、setup-materials-fluid-双击air-fluent database，加入液态水，copy,close

去physics里operating conditions,重力沿z方向-9.8，打开密度。

6、setup-models-multiphase-VOF,勾选implicit body force,apply.

Phase选项卡看一下，第一相是空气，第二相是水。

6、模型使用k-epsilon的RNG模型

7、边界boundary cnditions,去右边选按zone type显示。

啊啊啊这步惨了，没区分各个平面的名称，现在wall下面只有一个group。去gambit第三项zones里设置一遍。

然后top改成压力入口，shell改成压力出口。表压都设成0.

8、水滴设置

Fluent 17.0之前的版本是显示出来的。之后的版本隐藏起来了。

命令行里，英文输入法，输入mesh，可以看到有很多功能。

输入mesh/adapt，可以看到恢复到19.2版本的命令语句

复制revert-to-R19.2-adaption-user-interface，回车，即可召唤出这个功能。

9、这时去上方domain-adapt下面的三角里就可以看到mark/adapt mesh的功能。点中，选region。水滴勾选sphere,给定水滴初始xyz坐标，半径就假设是1.5mm. adapt然后mark.

10、初始化选standard initialization常数初始化，初始态只有空气，第二相体积分数设为0.

11、点击Patch打补丁,右边可以看到刚才设置的sphere-r0，在这里把第二相的体积分数设成1，这个水滴区域就全是水了。然后patch

12、中间切一刀，看看情况。Display-new surface-plane.比如建xz平面，y等于20.

13、Result-graphics-contours，选体积分数

不知道为啥一开始没有。后来重做了一遍，就有了

一开始跑了2000时间步，去了趟超市。回来发现只设置了自动保存，没有设置动画，没法看。只能设置了又重新跑，只跑了50时间步，只有这么一丢丢位移。