FLUENT 程序启动方法
1， WINDOEWS NT 下，点击 FLUENT5。 2， 在 MS－DOS 下，键入命令。 FLUENT 2D/3D/2ddp/3ddp。平行计算命令为：FLUENT
2D/3D/2ddp/3ddp -t x 。x 是处理器编号。如，我们用 3 号处理器计算三维双精度问题， 命令为： FLUENT 3ddp –t3
前言
FLUENT 商用程序可以模拟许多的工程实际问题，包括可压缩、不可压缩流动，牛顿流 体、非牛顿流体，单相、多相流动，有旋、无旋流动，惯性坐标系、非惯性坐标系下的流动， 有化学反应、无化学反应的流动问题等。其生成无结构网格的程序把计算复杂几何条件下的 流动及传热传质问题变的简单。同时，软件还提供了许多的湍流模型、壁面处理及燃烧、传 热模型供针对特定问题选择。用户自定义函数也为改进和完善模型，处理个性化问题和给出 更合理的边界条件提供了可能。
FLUENT 简介
FLUENT 是用于计算复杂几何条件下流动和传热问题的程序。它提供的无结构网格生成 程序，把计算相对复杂的几何结构问题变得容易和轻松。可以生成的网格包括二维的三角形
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和四边形网格；三维的四面体、六面体及混合网格。并且，可以根据计算结果调整网格。这 种网格的自适应能力对于精确求解有较大梯度的流场如自由剪切流和边界层问题有很实际 的作用。同时，网格自适应和调整只是在需要加密的流动区域里实施，而非整个流动场， 因此可以节约计算时间。
QUICK 格式：对于四边形和六面体网格，我们可以确定它们唯一的上游和下游表面以
及单元。FLUENT 还提供了计算对流变量 φ 在表面处高阶值的 QUICK 格式。QUICK 类型
的格式是通过变量的二阶迎风与中心插值加上适当的权因子得到的；
亚松驰( Under-Relaxation )：由于 FLUENT 所解方程组的非线性，我们有必要控制φ 的
一阶与二阶的比较 当流动和网格成一条线时（如：矩形网格或者六面体网格模拟矩形导管的层流流动），
可以使用一阶迎风离散格式。但是，当流动和网格不在一条线上时（即：流动斜穿网格线） 一阶对流离散增加了对流离散的误差（数值耗散）。对于三角形和四面体网格，流动从来就 不会和网格成一条线，此时一般要使用二阶离散来获取更高精度的结果。对于四边形或者六 面体网格，如果使用二阶离散格式，尤其是对于复杂流动来说，你可以获取更好的结果。
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以给出未知量的值。
一阶迎风格式( First Order Upwind )：当需要一阶精度时，我们假定描述单元内变量平 均值的单元中心变量就是整个单元内各个变量的值，而且单元表面的量等于单元内的量。因 此，当选择一阶迎风格式时，表面值被设定等于迎风单元的单元中心值。
二阶迎风格式( Second Order Upwind )：当需要二阶精度时，使用多维线性重建方法来 计算单元表面处的值。在这种方法中，通过单元中心解在单元中心处的泰勒展开来实现单元 表面的二阶精度值。因此，当使用二阶迎风格式时，用下面的方程来计算表面值；
总而言之，一阶离散一般会比二阶离散收敛得好，但是精度要差，尤其是对于三角形或 者四面体网格精度更差。
对于大多数情况，你可以在计算的开始使用二阶格式。对于有些情况，你应该以一阶离 散开始计算，在进行了初步迭代之后再转到二阶格式。例如，如果你解高马赫数流动问题， 初始解科所预期的解相差较大，你就应该先用一阶格式迭代几步然后打开二阶格式继续计算 直至收敛。
其它需要的模型如：风扇、热交换器、多孔介质等模型。
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7， 确定流体物性； 8， 指定边界条件； 9， 条件计算控制参数； 10，流场初始化； 11，计算； 12，检查结果； 13，保存结果，后处理等。
关于 FLUENT 解法器的说明
1， FLUENT 2D， 二维单精度解法器 2， FLUENT 3D， 三维单精度解法器 3， FLUENT 2ddp， 二维双精度解法器 4， FLUENT 3ddp， 三维双精度解法器
边
边
界
界
网
和
格
�
或
�
体
网
格
网格
TGrid 2D 三角网格 3D 四面体网格 2D 和 3D 混合网格
基本程序结构示意图。
FLUENT 程序的用途
1， 采用三角形、四边形、四面体、六面体及其混合网格计算二维和三位流动问题； 计算过程中，网格可以自适应。
2， 可压缩与不可压缩流动问题；
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3， 稳态和瞬态流动问题； 4， 无粘流，层流及湍流问题； 5， 牛顿流体及非牛顿流体； 6， 对流换热问题（包括自然对流和混合对流）； 7， 导热与对流换热耦合问题； 8， 辐射换热； 9， 惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟； 10，多运动坐标系下的流动问题； 11，化学组分混合与反应； 12，可以处理热量、质量、动量和化学组分的源项； 13，用 Lagrangian 轨道模型模拟稀疏相（颗粒，水滴，气泡等）； 14，多孔介质流动； 15，一维风扇、热交换器性能计算； 16，两相流问题； 17，复杂表面形状下的自由面流动；
程序的结构
FLUENT 程序软件包应该包括以下几个部分： 1， FLUENT 解法器 2， prePDF，用于模拟 PDF 燃烧过程 3， GAMBIT，网格生成 4， TGrid，额外的处理器，用于从现有的边界网格生成体网格。 5， Filters(Translators)，转换其它程序生成的网格，用于 FLUENT 计算。可以接口的程序包
FLUENT 命令的一般形式为： FLUENT [version] [-help] [options]
FLUENT 求解方法的选择
1．非耦合求解 ( Segregated ) 2．耦合隐式求解 ( Coupled Implicit ) 3．耦合显式求解 ( Coupled Explicit ) 非耦合求解方法主要用于不可压缩或压缩性不强的流体流动。耦合求解则可以用在高 速可压缩流动。FLUENT 默认设置是非耦合求解，但对于高速可压流动，有强的体积力（浮 力或离心力）的流动，求解问题时网格要比较密，建议采用耦合隐式求解方法，可以耦合 求解能量和动量方程，能比较快地得到收敛解。缺点是需要的内存比较大（是非耦合求解迭 代时间的 1.5-2 倍）。如果必须要耦合求解，但是你的机器内存不够，这时候可以考虑用耦合 显式解法器求解问题。该解法器也耦合了动量，能量及组分方程，但内存却比隐式求解方法 小。缺点是收敛时间比较长。 这里需要指出的是非耦合求解的一些模型在耦合求解解法器里并不都有。 耦合解法器 没有的模型包括：多相流模型，混合分数/PDF 燃烧模型，预混燃烧模型，污染物生成模型， 相变模型，Rosseland 辐射模型，确定质量流率的周期性流动模型及周期性换热模型等。 隐式( Implicit )：对于给定变量，单元内的未知值用邻近单元的已知和未知值计算得出。 因此，每一个未知值会在不止一个方程中出现，这些方程必须同时解来给出未知量。 显式( Explicit )：对于给定变量，每一个单元内的未知量用只包含已知量的关系式计算 得到。因此未知量只在一个方程中出现，而且每一个单元内的未知量的方程只需解一次就可
本讲义以 FLUENT5 说明书为主要参考资料，介绍了该软件的基本功能、基本物理模型、 湍流模型、湍流模拟的近壁处理及边界条件，并且对燃烧过程的模拟和用户自定义函数做了 描述。通过本课程学习，可以掌握和利用 FLUENT 程序在流体及传热传质等领域进行数值 研究。
燃烧模型部分由董刚副教授编译，方海生同学编译了用户自定义函数。基本物理模型， 湍流模型及湍流模拟近壁处理及边界条件由刘明侯副教授编译。由于时间非常仓促（一个暑 假时间），只能用不完全的内容作为计算流体和传热传质课程的内容。还有些内容来不及加 入讲义内，希望以后逐步完善。文字没有很好地校对，一定会由错误、疏漏或不妥的地方， 请同学们校正。
二维网格： 三
triangle 维
quadrilateral 网
tetrahedron
格
：
hexahedron
pyramid
prism or wedge
图 1－1，FLUENT 的基本控制体形状
用 FLUENT 程序求解问题的步骤
1， 确定几何形状，生成计算网格（用 GAMBIT，也可以读入其它指定程序生成的网格）； 2， 选择 2D 或 3D 来模拟计算； 3， 输入网格； 4， 检查网格； 5， 选择解法器； 6， 选择求解的方程：层流或湍流（或无粘流），化学组分或化学反应，传热模型等。确定
括：ANSYS, I-DEAS, NASTRAN,PATRAN 等。
GAMBIT 设置几何形状包，如 CAD，CAE 等
prePDF PDF 查表
2D 或 3D 网格 FLUENT
PDF 程序
网格输入及调整 物理模型 边界条件 流体物性确定 计算 结果后处理
变化。一般用亚松驰方法来实现控制，该方法在每一部迭代中减少了 f 的变化量。亚松驰最 简单的形式为：单元内变量 f 等于原来的值 f_old 加上亚松驰因子 a 与 f 变化的积：
φ = φold + α∆φ
SIMPLE：SIMPLE 算法使用压力和速度之间的相互校正关系来强制质量守恒并获取压 力场。
刘明侯 2002 年 9 月 2 日
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目录
第一章， 概述…………………………………………………………………..….…...(1) 第二章， 基本物理模型………………………………………………………..…...….(5)
第一节， 连续和动量方程…………………………………………………….…(5) 第二节， 计算传热过程用户输入………………………………………….……(9) 第三节， 浮力驱动的流动和自然对流…………………………………………(10) 第四节， 有旋和旋转流动问题…………………………………………….……(15) 第五节， 可压流动…………………………………………………..……..……(18) 第六节， 无粘流动……………………………………………………..…..……(19) 第七节， 用户自定义标量输运模型…………………………………..….….…(22) 第三章， 湍流模型……………………………………………………….……..…….(24) 第一节， 前言……………………………………………………………………(24) 第二节， 平均量输运方程…………………………………………….. ……….(25) 第三节， 湍流模型……………………………………………………………….(26) 第四节， 湍流模型算例及其设置……………………………………………….(39) 第四章， 湍流流动地近壁处理…………………………………………………...….(44) 第五章， 边界条件…………………………………………………………………….(52) 第六章， FLUENT 中地燃烧模拟…………………………………………..…….….(62) 第一节， 燃烧模拟的重要性……………………………………………..….….(62) 第二节， FLUENT 燃烧模拟方法概要…………………………………..…….(62) 第三节， 气相燃烧模型…………………………………………………......…..(63) 第四节， 污染物模型…………………………………………………….………(75) 第五节， FLUENT 中燃烧模拟计算的步骤和原则……………………………(77) 第七章， 自定义函数………………………………………………………………….(79) 第一节， 概要…………………………………………………………………….(79) 第二节， 书写 UDFs …………………………………………………………….(80) 第三节， 编译连接 UDFs………………………………………………………..(98) 第四节， 在 FLUENT 模型中使用 UDFs………………………………………(106) 第五节， UDFs 实例…………………………………………………………….(112) 第六节， UDFs 的应用………………………………………………………….(128) 附录 A，udf. H 中的宏解释…………………………………………………………….(146) 附录 B，常用 C 库函数…………………………………………………………………(147)