FLUEN教程
赵玉新
I、目录
第一章、开始第二章、操作界面第三章、文件的读写第四章、单位系统第五章、读入和操作网格第六章、边界条件第七章、物理特性第八章、基本物理模型第九章、湍流模型第十章、辐射模型第十一章、化学输运与反应流第十二章、污染形成模型第十三章、相变模拟第十四章、多相流模型第十五章、动坐标系下的流动第十六章、解算器的使用第十七章、网格适应第十八章、数据显示与报告界面的产生第十九章、图形与可视化第二十章、Alphanumeric Reporting 第二十一章、流场函数定义第二十二章、并行处理第二十三章、自定义函数第二十四章、参考向导第二十五章、索引( Bibliograp)hy 第二十六章、命令索引
II、如何使用该教程
概述
本教程主要介绍了FLUEN的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单
cj什么意思位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUEN所使用的流场函数与变量的定义。下面是各章的简略概括第一部分：
z 开始使用：本章描述了FLUEN的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中，我们给出
了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。
z 使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助）
z 读写文件：本章描述了FLUENT以读写的文件以及硬拷贝文件。
z单位系统：本章描述了如何使用FLUENTS提供的标准与自定义单位系统。
z 读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊
断信息，以及通过尺度化（scale、分区（partition等方法对网格的修改。本章还描述了非一致
（nonconform网格的使用.
z 边界条件：本章描述了FLUENT提供的各种类型边界条件，如何使用它们，如何定义它们and how to define boundary profiles and volumetric sources.twinkle什么意思
z 物理特性：本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENTS用这些信息来处理你的输入信息。
第二部分：
z 基本物理模型：本章描述了FLUENT算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）。以
及在使用这些模型时你需要输入的数据，本章也包含了自定义标量的信息。
z 湍流模型：本章描述了FLUENT湍流模型以及使用条件。
z 辐射模型：本章描述了FLUENT热辐射模型以及使用条件。
z 化学组分输运和反应流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。本章详细的叙述了prePD 的使用方法。
z 污染形成模型：本章描述了NO和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。
第三部分：
z 相变模拟：本章描述了FLUENT相变模型及其使用方法。
z离散相变模型：本章描述了FLUEN r离散相变模型及其使用方法。
z 多相流模型：本章描述了FLUENT多相流模型及其使用方法。
z Flows in Moving （移动坐标系下的流动）：本章描述了FLUENT单一旋转坐标系，多重移动坐标系，以及滑动网格的使用方法。
z Solver使用：本章描述了如何使用FLUEN的解法器（solve。
z 网格适应：本章描述了explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to u it
第四部分：
z 显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can exaFmLiUneENT solution data
z 图形和可视化：本章描述了检验FLUENT的图形工具
z Alpha nu meric Rep本章g苗述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。
z 流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUEN面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。
z 并行处理：本章描述了FLUENT并行处理特点以及使用方法
z 自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT 件。
如何使用该手册
z 根据你对CF［以及FLUEN公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册对于初学者，建议如下：
z为了对FLUEN的计算能力以及启动方式有所了解，最好是阅读“开始”这一章。本
章为你提供了选择解形式的建议，同时为你提供了一个简单的自学教程，在该教程中我们使用FLUENT 决了一个简单的问题。
z 要想知道如何使用界面与远程控制，请参阅“使用界面”一章
z 读写文件的方法在“读写文件”一章
z 在开始解决问题之前我们需要输入网格，要想知道如何输入及检查网格请参阅“读与操
纵网格”一章。要想知道解适应过程，请参阅“网格适应”一章
z 选择物理模型请参阅“基本物理模型—动坐标系下的流动”
z 对于边界条件的信息请参阅“边界条件”一章。对于流体性质请参阅“物理特性”一章
z 设定解的参数请参阅“ Usi ng the Solve章
z 显示和分析结果请参阅“数据显示和数据报告界面的创建—-AlphanumeRriecport”ing 一章
z 检查FLUEN中流动变量的定义请参阅“流场函数定义”一章
z 关于FLUEN并行计算解请参阅“并行处理”一章
白痴是什么意思
z 关于如何使用FLUEN的在线帮助请参阅“用户界面”一章
z 对于特定的问题和你所要使用的工具，请查阅相关内容的列表以及索引对于有经验的使用者，建议
如下：如果你是一个有经验的使用者，只需要查找一些特定的信息，那么有三种不同的方法供你使用该手册。目录列表和主题列表是按程序顺序排列的，从而使你能够按照特定程序的步骤查找相关资料。本手册为你提供了两个不同的索引：一、命令索引，该索引为你提供特定了面板和文本命令的使用方法。二、分类索引，该索引为你提供了特定类别的信息（在线帮助中没有此类索引，只能在印刷手册中找到它）。
本手册的排版协定
为了方便用户的学习，本教程有几个约定成俗的排版协定。
z在下拉菜单中进入控制面板的过程我们采用"/"。例如，Define/Mate告诉.我们在Defin下拉菜单中选择Materia。...
negro的复数z 因尚未翻译完全，其它排版情况待定。
什么时候使用Support Engineer
SuppoEtngi ne能够帮助你计划你的CFD模型工程并为你解决在使用FLUEN中所
遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用SuppoEt ngin ee但是在使用之前有以下几个注意事项：
z 仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息什么是冠词
九年级英语上册教案z 回忆导致你产生问题的每一步
z 如果可能的话，请记下所出现的错误信息
z 对于特别困难的问题，保存FLUEN出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时，它是最好的资源。
第一章 开始
赵玉新（国防科技大学航天学院）
注意：此文只用于流体力学的教学和科学研究，如若涉及到版权问题请于本人联系。
本章对FLUEN 做了大致的介绍，其中包括： FLUENT 计算能力，解决问题时的指 导，选择解的形式。为了便于理解，我们在本章演示了一个简单的例子，该例子的网格文件 在安装光盘中已准备好。
引言
FLUEN 是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完 全的网格灵活性，你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三维四面体 面体/金字塔形网格来解决
具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你 根据解的具体情况对网格进行修改（细化 /粗化）。
对于大梯度区域，如自由剪切层和边界层，为了非常准确的预测流动，自适应网格是非 常有用
的。与结构网格和块结构网格相比，这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要 的时间。对于给定精度，解适应细化方法使网格细化方法变得很简单，并且减少了计算量。 其原因在于：网格细化仅限于那些需要更多网格的解域。 FLUEN 是用C 语言写的，因此具有很大的灵活性与能力。因此，动态内存分配，高 效数据结
构，灵活的解控制都是可能的。除此之外，为了高效的执行，交互的控制，以及灵 活的适应各种机器与操作系统， FLUEN 使用client/r 结构，因此它允许同时在用户桌
面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。
在FLUEN 中，解的计算与显示可以通过交互界面，菜单界面来完成。用户界面是通 过Schen
语言及LISPdiale 写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优 化界面。
程序结构
该FLUEN 光盘包括：FLUEN 解算器；prePD 模拟PD 燃烧的程序；GAMBIT 几 何图形模拟
以及网格生成的预处理程序； TGrid 可以从已有边界网格中生成体网格的附加
前处理程序；filters （tra nsiatorS ）AD/CA 软件如：ANSYS — DEASNASTRANATRAN 等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意：在 使用手册中"grid ，和"mes 是具有相同所指的两个单词
图一：基本程序结构
我们可以用 GAMBIT 产生所需的几何结构以及网格（如想了解得更多可以参考 GAMBI 的帮助文件，具体的帮助文件在本光盘中有，也可以在互联网上找到），也可以在 已知边界网格（由 GAMBIT^者第三方CAD/CA 软件产生的）中用 Tgri 产生三角网格，
四面体网格或者混合网格，详情请见
/六
Flue nt
Tgri（用户手册。也可能用其他软件产生FLUEN所
需要的网格，比女口ANSYS（SwarAoalysiSystemlnc、I-DEAS（SDRC）或者
hangingMSC/ARIES,MSC/PIATRANSC/NASTR都是（MacNeal-Schw公司er 软件）。
与其他CAD/CA软件的界面可能根据用户的需要酌情发展，但是大多数CAD/CA软件都
可以产生上述格式的网格。
一旦网格被读入FLUENT剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括，边界条件的设定，流体
物性的设定，解的执行，网格的优化，结果的查看与后处理。
PreBFC GeoMe是hFLUEN前处理器的名字，在使用GAMB 之前将会用到它们。
对于那些还在使用这两个软件的人来说，在本手册中，你可以参考preBF和GeoMe的
详细介绍。
本程序的能力
FLUEN解算器有如下模拟能力：
z用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场，它所使用的非结构网格主要有三角形/五边形、四边形/五边形，或者混合网格，其中混合网格有棱柱形和金字塔形。（一致网格和悬挂节点网格都可以）
z 不可压或可压流动
z 定常状态或者过渡分析
z 无粘，层流和湍流
z 牛顿流或者非牛顿流
z 对流热传导，包括自然对流和强迫对流
z 耦合热传导和对流
z 辐射热传导模型
z 惯性（静止）坐标系非惯性（旋转）坐标系模型
z 多重运动参考框架，包括滑动网格界面和rotor/stator in teraction的0（合界面
z 化学组分混合和反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型
z 热，质量，动量，湍流和化学组分的控制体源
z 粒子，液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算，包括了和连续相的耦合
z 多孔流动
z 一维风扇/热交换模型
z 两相流，包括气穴现象
z 复杂外形的自由表面流动
上述各功能使得FLUEN具有广泛的应用，主要有以下几个方面
z Process an（ process equipment applications
z 油/气能量的产生和环境应用
z 航天和涡轮机械的应用
impress
z 汽车工业的应用
z 热交换应用
z 电子/HVA应用
snowden
z 材料处理应用
z 建筑设计和火灾研究
打起精神总而言之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩何压缩流动来说，FLUEN是很理想的
软件。对于不同的流动领域和模型，FLUEN T司还提供了其它几种解算器，其中包括
NEKTON,FIDA P OLYFLOWCePa以及MixSim
FLUEN使用概述
