2.5 FLUENT 16.0的基本操作

本節將介紹FLUENT 16.0的用戶界面和一些基本操作。在本書中，若不作特殊說明，FLUENT均指FLUENT 16.0版本。

2.5.1 啟動FLUENT主程序

在“開始”程序菜單中選擇單獨運行FLUENT主程序或者在ANSYS Workbench中運行FLUENT項目，彈出FLUENT Launcher對話框，如圖2-12所示。在對話框中可以做如下選擇。

● 二維或三維版本，在Dimension選項區中選擇2D或3D。

● 單精度或雙精度版本，默認為單精度，當選中Double Precision時選擇雙精度版本。

● 并行運算選項，可選擇單核運算或并行運算版本。選擇Serial時運行單核運算版本，選擇Parallel時可利用多核處理器進行并行計算，并可設置使用處理器的數量。

● 界面顯示設置（Display Options），一般保持默認設置。

● 當單擊Show More Options前面的圖標時，會得到展開的FLUENT Launcher對話框，如圖2-13所示，可在其中設置工作目錄、啟動路徑、并行運算類型、UDF編譯環境等。

2.5.2 FLUENT主界面

設置完畢后，單擊FLUENT Launcher對話框中的OK按鈕，打開如圖2-14所示的FLUENT主界面。FLUENT主界面由標題欄、菜單欄、工具欄、項目樹、控制面板、圖形窗口和文本窗口組成。

（1）標題欄中顯示運行的FLUENT版本和物理模型的簡要信息，以及文件名。例如，FLUENT [2d, pbns, lam]是指運行的FLUENT版本為2D單精度版本，運算基于壓力求解，而且采用層流模型。

（2）菜單欄中包括File、Mesh、Define、Solve、Adapt、Surface、Display、Report、Parallel、View和Help菜單。

（3）工具欄中包含文件讀取、保存、視圖控制等常用命令的快捷圖標。

（4）在項目樹中可以打開參數設置、求解器設置、后處理的面板。

（5）控制面板中顯示從項目樹中選中的面板，在其中進行設置和操作。

（6）圖形窗口用來顯示網格、殘差曲線、動畫及各種后處理顯示的圖像。

（7）文本窗口中顯示各種信息提示，包括版本信息、網格信息、錯誤提示等信息。

2.5.3 FLUENT讀入網格

通過執行File→Read→Mesh命令，讀入準備好的網格文件，如圖2-15所示。

在FLUENT中，Case和Data文件（默認讀入可識別的FLUENT網格格式）的擴展名分別為．cas和．dat。一般說來，一個Case文件包括網格、邊界條件和解的控制參數。

如果網格文件是其他格式，相應地執行File→Import命令。

另外，FLUENT中常見的幾種主要的文件形式如下。

● .jou文件：日志文檔，可以編輯運行。

● .dbs文件：Gambit工作文件。

● .msh文件：從Gambit輸出的網格文件。

● .cas文件：經FLUENT定義的文件。

● .dat文件：經FLUENT計算的數據結果文件。

2.5.4 檢查網格

讀入網格之后要檢查網格，相應的操作方法為在General面板中單擊Check按鈕，或者執行Mesh→Check命令，如圖2-16所示。

在檢查網格的過程中，用戶可以在控制臺窗口中看到區域范圍、體積統計以及連通性信息。網格檢查最容易出現的問題是網格體積為負數。如果最小體積是負數，就需要修復網格以減少解域的非物理離散。

2.5.5 選擇基本物理模型

單擊項目樹中的Models項，打開Models面板，可以選擇采用的基本物理模型，如圖2-17所示，包括多相流模型、能量方程、湍流模型、輻射模型、換熱器模型、組分傳輸模型、離散相模型、融化和凝固模型、噪聲模型等。

在FLUENT 16.0中，也可以在項目樹中進行參數項的選取和設置，采用何種方式取決于用戶的習慣，以下為演示功能，均采用項目樹中選取項目，控制面板中設置參數的順序，其他方式不再贅述。

單擊相應的物理模型后，會彈出相應的對話框對模型參數進行設置。

2.5.6 設置材料屬性

單擊項目樹中的Materials項，打開Materials面板，可以看到材料列表，如圖2-18所示。

單擊Materials面板中的Creat/Edit按鈕，可以打開材料編輯對話框，如圖2-19所示。

在材料編輯對話框中單擊FLUENT Database按鈕，可以打開FLUENT的材料庫選擇材料，如圖2-20所示。也可以單擊User-Defined Datebase按鈕，自定義材料屬性。

2.5.7 相的定義

在進行多相流計算時，選擇完多相流計算模型后，項目樹中的Modles→Multiphase下面會出現Phases和Phase Interactions的分支，可以雙擊項目樹中的Phases項，打開Phases面板，單擊Edit按鈕，可以進行相和相界面的定義。圖2-21所示定義的是空氣相和水相。

2.5.8 設置計算區域條件

單擊項目樹中的Cell Zone Conditions項，可以打開Cell Zone Conditions面板設置區域類型，如圖2-22所示。

單擊Cell Zone Conditions面板中的Edit按鈕，可以打開流體或固體區域的參數設置對話框，對區域的運動、源項、反應、多孔介質等參數進行設置，如圖2-23所示。

2.5.9 設置邊界條件

單擊項目樹中的Boundary Conditions項，打開Boundary Conditions面板，可以選擇邊界類型，如圖2-24所示。

單擊Boundary Conditions面板中的Edit按鈕，可以打開邊界條件參數設置對話框。圖2-25所示為壁面邊界條件的設置對話框。

邊界條件的相關內容，將在第5章中詳細介紹。

2.5.10 設置動網格

單擊項目樹中的Dynamic Mesh項，打開Dynamic Mesh面板，可以設置動網格的相關參數，如圖2-26所示。在面板中可以設置局部網格更新方法：Smoothing（網格光滑更新）、Layering（網格層變）和Remeshing（局部網格重新劃分）。

當選擇Smoothing時，需要網格光滑更新的參數，包括彈性常數因子（Sping Constant Factor）、邊界節點松弛（Boundary Node Relaxation）、收斂公差（Convergence Tolerance）和迭代數（Number of Iterations）。

當選擇Layering網格更新方法時，選項包括常數高度（Constant Height）和常數變化率（Constant Ratio）。設置參數包括分裂因子（Split Factor）和合并因子（Collapse Factor）。

當選擇Remeshing時，需要設置的參數有尺寸函數（Sizing Function）、必須改善扭曲（Must Improve Skewness）和面重劃分（Face Remeshing）。

在Dynamic Mesh面板中的Options選項組中有In-Cylinder（活塞內腔）、Six DOF（六自由度）和Implicit Update（隱式更新）等選項。對于活塞內腔的往復運動，需要選中In-Cylinder選項。對于自由度的運動，需要選中Six DOF選項。

2.5.11 設置參考值

單擊項目樹中的Reference Values項，打開Reference Values面板，可以設置參考參數，如圖2-27所示。這些參考參數用來計算如升力系數、阻力系數等與參考參數相關的值。具體操作方法請參考幫助文檔。

2.5.12 設置算法及離散格式

單擊項目樹中的Solution Methods項，打開Solution Methods面板，如圖2-28所示。可以設置求解算法SIMPLE、SIMPLEC、PISO等，同時還可以設置各物理量或方程的離散格式。各種算法及離散格式的物理意義可參考第1章的相關內容，具體操作方法請參考幫助文檔。

2.5.13 設置求解參數

單擊項目樹中的Solution Controls項，打開Solution Controls面板，可以設置求解松弛因子，以控制收斂性和收斂速度，如圖2-29所示。具體操作方法請參考幫助文檔。

2.5.14 設置監視窗口

單擊項目樹中的Monitors項，打開Monitors面板，如圖2-30所示。可以設置監視點、線、面、體上的壓力、速度、流量、力等物理量隨迭代次數或時間的變化，并繪制成曲線。最常用的是監視求解的殘差曲線，也稱為收斂曲線。具體操作方法請參考幫助文檔。

2.5.15 初始化流場

迭代之前要初始化流場，即提供一個初始解。用戶可以從一個或多個邊界條件算出初始解，也可以根據需要設置流場的數值。單擊項目樹中的Solution Initialization項，打開Solution Initialization面板，如圖2-31所示。初始化時，設置流場初始化的源面或者具體物理量的值，單擊Initialize按鈕開始初始化。

2.5.16 與運行計算相關的設置

在Calculation Activities和Run Calculation面板中，可以設置自動保存間隔步數、自動輸出文件、求解動畫、自動初始化、迭代步數、迭代步長等與運行計算相關的參數，如圖2-32所示。具體操作方法請參考幫助文檔。

2.5.17 保存結果

FLUENT自帶的后處理功能，分別在Graphics and Animations面板、Plots面板及Reports面板中實現，這些將在后面的章節中詳細介紹。

問題的定義和FLUENT計算結果分別保存在Case文件和Data文件中。必須保存這兩個文件以便以后重新啟動分析。保存Case文件和Data文件的方法為執行File→Write→Case&Data命令。

一般來說，仿真分析是一個反復改進的過程，如果首次仿真結果精度不高或不能反映實際情況，可提高網格質量，調整參數設置和物理模型，使結果不斷接近真實值，提高仿真精度。