BIM+FLUENT | 流体分析软件

ANSYS  FLUENT 简介

fluent是国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。fluent软件提供了友好的用户界面，并为用户提供了二次开发接口；软件包含非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法三种算法。

• 外文名

  fluent

• 类型

  商用CFD软件包

• 占有率

  60%

• 包括

  流体、热传递和化学反应

• 领域

  航空航天、汽车设计、石油天然气

• 算法

  非耦合隐式算法、耦合显式算法

如何更快上手FLUENT

以前在PIV 实验室经常风洞和数值模拟一起来，两者相互矫正，因为个人比(抖)较(机)笨(灵)所以经常帮老师教同班同学这个软件。

在此厚着脸皮抢答一发ヾ(￣▽￣)Bye~Bye~

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fluent是个相当成熟的工业软件，这意味着他不需要你对高数，矩阵或者离散有多了解，只要稍微有点传热学知识就可以用了。下面分两块来说下啊。

----------------------------建模

前期使用fluent初学者会遇到一个看似很难的问题:gambit建模，这个完全是大部分高校的锅，gambit这玩意太难用了好么!!!完全是上世纪四五十年代的产物

( ง °皿°)ง⁼³₌₃

fluent早就支持曲面建模UX 和傻瓜建模SW 的模型导入了。事实上你完全可以偷懒越过gambit这一块，直接用UG模型来，关键是这种专业建模软件做出来的效果比gambit好的多。

百度上有大量的fluent实例，如果只是为了应付学校选修课的话足足的了。

后面会有高能，千万别后悔(•̀へ •́ ╮ )

----------------------------传热学

过了建模这一块后面就是纯传热学的东西了。

这块…不太好过。

首先，不管你准备计算什么，你都要提前用现有公式获得一个你预计的结果，否则第一步网格无关你都没法确定你有没有搞跑偏。

1.网格无关性

(这个本来不是传热学范畴，但这后面部分中算最简单的，先说一下)

有民间传闻说同一个模型在Intel和AMD处理器下获得的结果可能不一样，再此我说一下这个传闻是…对的!这是真的!这个主要是因为架构的问题，误差不断累积导致最终结果偏差极大，因为fluent计算方式其实是拿前面的结果来计算的，有时候初始条件也会对结果造成影响，这个后面会提。答主后面转学计科也慢慢有点了解了，之前就遇到过一个蠢萌学弟拿着他的电脑和实验室的机子跑出了不同结果，但因为那个模型不在我的课题内所以也没有进行实验验证哪个正确，老板给推荐的是能用Intel就用Intel。

网格无关性是因为计算机在计算的时候会出现一些有趣的问题，刚入门的话只要考虑网格密度就足够了，假装这就是网格无关性测试。做网格无关其实是想拿到一个最经济的网格密度，但这是最早应该做的，在你没有把全部条件搞进去之前应该先保证你的网格数量不会影响到你的结果。

比如100万网格你获得了一张关于压力的矢量图，然后你用了500万网格又算了一遍又得到了另一张压力矢量图，然后一比发现两张图差距大概是这样的话，说明网格相关了，然后再用250万网格算一边，这次结果如果和500万网格一比还是刚才那种情况的话你就麻烦了，你需要以500万基础上再提升网格数量，经验而言150万累加是最实惠的。如果发现250万和500万差的很小话就用350万网格来算，这样获得效果最好。

2.边界网格

这个是fluent的一门学问，此处就需要你先前传热学预计算的结果做辅助了。边界层就是流体滞止层，不同物质的边界层厚度不一样，这个要说的话也是很大一块，但如果是快速上手的话给的建议是边界层密度应该是总体密度的3-10倍，比方说你的网格是3mm/块，那么你的边界层最少应该是1mm/块。此处要注意这个边界层绝对不能太密，一是因为会大大增加计算量，二是因为可能会导致边界层上的计算精读过高而相接部分差的太远，在fluent里面边界层的误差权重其实是比较重的，最后结果是模型不收敛。

3.多流体

这里的多流体是指不同种类的流体在模型中有相对运动。这个其实比较简单了，只要模型没弄错基本不会有大问题，但是多流体中有一个需要注意的是固液混合流体，例如泥沙。之前帮川大某个研究生小可爱做管道的时候遇到了这个问题，这个就太复杂了涉及到管道形变以及堵塞这块，这个应该在很后期了。

4.UDF

讲UDF的文件其实很多，自定义材料和函数也是基本功，百度都能给你很好的答案，在这里无需细说。

5.辐射问题

fluent这个软件很人性化，自带的辐射换热模型能解决大部分初学者问题，但是考虑辐射换热的时候需要了解灰体，这就是传热学的内容。灰体是介于黑体和白体之间的一种属性，黑体认为是完全吸收任何辐射传热，白体是完全反射辐射传热，当然现实情况下这两种物体都不存在，所以有了灰体概念。

因为这个灰体和材料性质，表面形态有很大关系，只能具体事物具体分析。在这可以给几个常用参考值。

常亚低温状态(-30℃~300℃)下可以简单认为光滑的黑色金属平板灰体值为0.8，黄铜颜色光滑金属平板0.7，银白系金属平板0.6。这三个值只能在大概计算时使用，通常在网格无关性测试中作为模糊值测试，如果想要做高精度科研必须要读文献，因为这个涉及表面粗糙度已经辐射接受面形态。灰体实际上是在计算时先当做黑体再乘这个灰体系数。

[注]做高精度研究一定要读文献。我本科课题是横向射流平板传热这块，以前我们都认为70℃这个水平对流换热是占主体，但实验结果却是辐射散热占了60%以上。普遍学术认为在温差低于500℃时辐射散热可以忽略不记，但现实情况是很复杂的，可能在100℃时辐射换热已经超过9成。

还有一点在理论计算上，辐射换热计算结果和实际情况偏差在100%~300%都是合理的，这句话不是我说的，是国外一本传热学著作写的，清华有他的影印版，紫色皮。有空了再补图片。所以辐射散热的理论计算只要量级对了就是正义。

6.自定义物质属性

fluent早就支持物质属性自定义了，这个虽然很实用但我身边知道的人很少，大多数人都是在材料库里找属性接近的，实际上自定义选项就在材料库旁边，但好多人竟然看不见！是真的看不见！

这本来不应该放在这边说的，但鉴于这么多人都选择性眼瞎，真的得提一下。自定义材料属性真的很实用，可以自行定义固体和流体，流体上你甚至可以非线性流体，强烈安利。

7.初始计算条件。

因为ansys特性，在复杂问题上需要考虑初始计算位置，经过大量实践可以发现模型稍微复杂一些的话定义初始计算位置会影响计算结果的。如果要做毕和写论文的话这块和网格无关可以大作文章，水字数用的。

8.化学反应

fluent里面好像有自带的化学反应模型，隔壁化学组的同学说他们用fluent的时候根本不用UDF，直接把条件给全fluent就可以计算。他们做燃料电池的，能够正确输出路端电压，其他燃烧反应好像也可以自行解决。

9.碰撞与磨损

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等有人催更了再来写，主要是现在考完研了，选的计科这个专业，需要花费一些时间补上人家四年本科学习内容，看知乎完全随缘

如果想要再讨论的话可以加我企鹅:343905080

小哥哥和小弟弟们优先

PS:最近有好多作毕设的小朋友问我fluent的问题，我也在帮几个本科直系学弟做毕设，如果有人没加上的话备注一下研究方向重加下。

能力有限不能做电磁这块的东西，磁流体也做不了，常规流体还是可以做的，嘤嘤嘤