2.6 FLUENT的一個簡單實例

1．網格導入與處理

（1）在“開始”程序菜單中運行FLUENT主程序，出現FLUENT Launcher對話框，選擇3D，其他保持默認設置，單擊OK按鈕進入FLUENT界面，讀入網格文件jointpipe.msh，如圖2-33所示。

（2）檢查網格文件。單擊General面板中的Check按鈕，如圖2-34所示，對網格進行檢查。需保證網格最小單元體積minimum volume不小于0，即沒有負體積網格。

（3）設置網格區域尺寸。單擊General面板中的Scale按鈕，在Mesh Was Created In下拉列表中選擇mm，在View Length Unit In下拉列表中選擇mm，如圖2-35所示。完成后單擊Close按鈕關閉對話框。

（4）執行Mesh→Reorder→Domain命令，如圖2-36所示。對計算域內的網格進行重新排序，可加快求解速度。這個操作有可能需要重復操作幾次，直至命令窗口中顯示Bandwidth reduction小于或等于1為止。

（5）將網格轉化為Polyhedra型網格（多面體型）。執行Mesh→Polyhedra→Convert Domain命令，如圖2-37所示。轉化后的網格如圖2-38所示。

2．設置物理模型和材料

（1）設置求解器類型。本例選擇基于壓力的求解器（Pressure Based），求解定常流動。設置重力加速度為Y軸負方向，大小為9.8m/s2，如圖2-34所示。

（2）選擇湍流模型。單擊項目樹中的Models，打開Models面板，如圖2-39所示。雙擊Viscous Laminar項，打開Viscous Model對話框。

在Viscous Model對話框中的Model列表中選擇k-epsilon兩方程模型，對話框將自動擴展成圖2-40所示的對話框。在k-epsilon Model選項區中選擇Realizable，其他保持默認設置。單擊OK按鈕關閉對話框。

（3）設置流體材料。本例中的流體是水，為不可壓縮流動。單擊Materials項，打開Materials面板，雙擊面板中的Fluid項，打開Create/Edit Materials對話框，如圖2-41所示。

面板中的默認流體材料為空氣（Air），固體材料為鋁（Aluminum）。單擊FLUENT Database按鈕，打開FLUENT Database Materials對話框，在FLUENT Fluid Materials列表中選中water-liquid(h2o<l>)，即液態水，單擊Copy按鈕將材料參數復制到當前材料庫中，單擊Close按鈕，關閉FLUENT Database Materials對話框，如圖2-42所示。再單擊Close按鈕，關閉Create/Edit Materials對話框。

單擊項目樹中的Cell Zone Conditions項，打開Cell Zone Conditions面板。雙擊Zone列表中的branch-fluid項，打開Fluid對話框，如圖2-43所示。在Material Name右側的下拉列表中選擇water-liquid，單擊OK按鈕，關閉Fluid對話框。

3．設置操作環境和邊界條件

（1）設置操作環境。執行Define→Operating Conditions命令，打開Operating Conditions對話框，如圖2-44所示。在Operating Pressure下面的輸入框中輸入操作壓強為0 Pa，其他保持默認設置。單擊OK按鈕，關閉Operating Conditions對話框。

（2）設置邊界條件。單擊Boundary Conditions選項，打開Boundary Conditions面板。選中Zone列表中的inlet。inlet是流量入口邊界條件。在inlet被選中的狀態下，在Type下拉列表中選中mass-flow-inlet邊界條件，如圖2-45所示。

在inlet被選中的狀態下，單擊Edit按鈕，彈出Mass-Flow-Inlet對話框，在該對話框中設置流量入口邊界條件的各項參數，如圖2-46所示。

在Mass Flow Rate中輸入605.6kg/s，初始表壓設置為200000 Pa。

在Specification Method下拉列表中選擇湍流強度的定義方法，此處選擇Intensity and Viscosity Ratio，即用湍流強度和黏性比定義湍流，其值采用默認值10。

單擊OK按鈕，關閉流量入口邊界條件設置對話框。

用同樣的方法設置出口邊界條件。出口邊界條件為Outflow，即自由出口邊界條件，如圖2-47所示。保持默認設置，單擊OK按鈕，關閉Outflow對話框。

4．設置求解方法和控制參數

（1）設置求解方法。單擊項目樹中的Solution Methods選項，打開Solution Methods面板，對求解方法進行設置，選擇求解的方程類型和微分方程離散格式。

在壓力-速度耦合方式（Pressure-Velocity Coupling）下拉列表中選擇SIMPLE，即采用SIMPLE算法。

在微分離散格式選項中，梯度（Gradient）選擇Green-Gauss Cell Based，壓力（Pressure）采用PRESTO！格式，動量方程（Momentum）選擇二階迎風格式（Second Order Upwind），湍流脈動能量和湍流耗散率也采用二階迎風格式。設置完成后的Solution Methods面板如圖2-48所示。

（2）設置求解控制參數。單擊項目樹中的Solution Controls選項，打開Solution Controls面板，對求解過程中的控制參數進行設置，設置各項松弛因子如圖2-49所示。

5．設置監視窗口和初始化

（1）設置殘差監視窗口。單擊項目樹中的Monitors選項，打開Monitors面板，雙擊Monitors面板中的Residuals項，打開殘差監視器設置對話框。選中Print to Console和Plot選項，在Convergence Criterion下拉列表中選擇none，即不自動進行收斂判斷。其他保持默認設置，如圖2-50所示。

（2）設置出口速度監視窗口。單擊項目樹中的Monitors項，打開Monitors面板，單擊Monitors面板中Surface Monitors列表下面的Create按鈕，打開Surface Monitor對話框，如圖2-51所示。選中Print to Console、Plot和Write選項。設置監視器窗口為2號窗口。

報告類型（Report Type）設置為Facet Average，即表面平均值。

在場變量（Field Variable）下拉列表中選擇Velocity。

在Surfaces列表中選中outlet。

（3）初始化流場。單擊項目樹中的Solution Initialization選項，打開Solution Initialization（流場初始化）面板，如圖2-52所示。在Compute From下拉列表中選中inlet，表示整個流場中的初始狀態與邊界inlet上的流場狀態相同。單擊Initialize按鈕，完成流場的初始化。

6．求解

（1）開始迭代。單擊項目樹中的Run Calculation項，打開Run Calculation面板，在Number of Iterations下面的輸入框中輸入500，即迭代500步，如圖2-53所示。單擊Calculate按鈕，開始計算。

（2）迭代開始后，圖形窗口中會動態顯示殘差值和出口平均水流速度隨迭代過程的變化曲線。當迭代完500步后，出口速度收斂曲線如圖2-54所示。由收斂曲線可以看出，出口平均水流速度基本不變化，可以認為計算已經收斂。

7．保存計算結果并退出

（1）執行File→Write→Case&Data命令，保存案例文件和計算結果。

（2）退出FLUENT。單擊FLUENT界面右上角的（關閉）按鈕，在彈出的Warning對話框（見圖2-55）中，單擊OK按鈕，退出FLUENT。