27 什么叫PDF方法?FLUENT中模拟煤粉燃烧的方法有哪些?
概率密度函数输运输运方程方法 (PDF方法)是近年来逐步建立起来的描述湍流两相流动的新模型方法。所谓的概率密度函数(Probability Density Function,简称PDF)方法是基于湍流场随机性和概率统计描述,将流场的速度、温度和组分浓度等特征量作为随机变量,研究其概率密度函数在相空间的传递行为的研究方法。PDF模型介于统观模拟和细观模拟之间,是从随机运动的分子动力论和两相湍流的基本守恒定律出发,探讨两相湍流的规律,因此可作为发展双流体模型框架内两相湍流模型的理论基础。它实质上是沟通E-L模型和E-E模型的桥梁,可以用颗粒运动的拉氏分析通过统计理论,即PDF方程的积分 建立封闭的E-E两相湍流模型。
非预混湍流燃烧过程的正确模拟要求同时模拟混合和化学反应过程。FLUENT 提供了四种反应模拟方法:即有限率反应法、混合分数PDF 法、不平衡(火焰微元)法和预混燃烧法。火焰微元法是混合分数PDF 方法的一种特例。该方法是基于不平衡反应的,混合分数PDF 法不能模拟的不平衡现象如火焰的悬举和熄灭,NOx 的形成等都可用该方法模拟。但由于该方法还未完善,在FLUENT 只能适用于绝热模型。
对许多燃烧系统,辐射式主要的能量传输方式,因此在模拟燃烧系统时,对辐射能量的传输的模拟也是非常重要的。在FLUENT 中,对于模拟该过程的模型也是非常全面的。包括DTRM、P-1、Rosland、DO 辐射模型,还有用WSGG 模型来模拟吸收系数。
30 FLUENT运行过程中,出现残差曲线震荡是怎么回事?如何解决残差震荡的问题?残差震荡对计算收敛性和计算结果有什么影响?在进行稳态计算时候,开始残差线是一直下降的,可是到后来各种残差线都显示为波形波动,是不是不收敛?
1)残差波动的主要原因:高精度格式;网格太粗;网格质量差;流场本身边界复杂,流动复杂;模型的不恰当使用。
有些复杂或流动环境恶劣情形下确实很难收敛。计算的精度(2 阶),网格太疏,网格质量太差,等都会使残差波动。经常遇到,一开始下降,然后出现波动,可以降低松弛系数,我的问题就能收敛,但如果网格质量不好,是很难的。通常,计算非结构网格,如果问题比较复杂,会出现这种情况,建议作网格时多下些功夫。理论上说,残差的震荡是数值迭代在计算域内传递遭遇障碍物反射 羡慕形成周期震荡导致的结果,与网格亚尺度雷诺数有关。例如,通常压力边界是主要的反射源,换成OUTFLOW 边界会好些。这主要根据经验
判断。所以说网格和边界条件是主要因素。
2)(1)网格问题:比如流场内部存在尖点等突变,导致网格在局部质量存在问题,影响收敛。
(2)可以调整一下courant number,courant number实际上是指时间步长和空间步长的相对关系,系统自动减小courant数,这种情况一般出现在存在尖锐外形的计算域,当局部的流速过大或者压差过大时出错,把局部的网格加密再试一下。
在fluent中,用courant number来调节计算的稳定性与收敛性。一般来说,随着courant number的从小到大的变化,收敛速度逐渐加快,但是稳定性逐渐降低。所以具体的问题,在计算的过程中,最好是把courant number从小开始设置,看看迭代残差的收敛情况,如果收敛速度较慢而且比较稳定的话,可以适当的增加courant number的大小,根据自己具体的问题,找出一个比较合适的courant number自虐的诗,让收敛速度能够足够的快,而且能够保持它的稳定性。
31 数值模拟过程中,什么情况下出现伪扩散的情况?以及对于伪扩散在数值模拟过程中如何避免?
假扩散(fal diffusion)的含义:
基本含义:由于对流—radmin扩散方程中一阶导数项的离散格式的截断误差小于二阶而引起较大数值计算误差的现象。有的文献中将人工粘性(artificial viscosity)或数值粘性(numerical viscosity)视为它的同义词。
拓宽含义:现在通常把以下三种原因引起的数值计算误差都归在假扩散的名称下
1)非稳态项或对流项采用一阶截差的格式;
2)流动方向与网格线呈倾斜交叉(转正定级表多维问题);
3)建立差分格式时没有考虑到非常数的源项的影响。
为克服或减轻数值计算中的假扩散(包括流向扩散及交叉扩散)误差,应当:
1) 采用截差阶数较高的格式;
2) 减轻流线与网格线之间的倾斜交叉现象或在构造格式时考虑到来流方向的影响。
3) 至于非常数源项的问题,目前文献中,还没有为克服这种影响而专门构造的格式,但是高阶格式显然对减轻其影响是有利的。
32 FLUENT轮廓(contour)显示过程中,有时候标准轮廓线显示通常不能精确地显示其细节,特别是对于封闭的3D物体(如柱体),其原因是什么?如何解决?
FLUENT等高线(contour)显示过程中,可以通过调节显示的水平等级来调节其显示细节,最大值允许设置为100.对于 封闭的专八时间3D物体,可以通过建立Surface,监视Surface上的量来显示计算结果。或者计算之后将结果导入到Tecplot中,作切片图显示
33 如果采用非稳态计算完毕后,如何才能更形象地显示出动态的效果图?
对于非定常计算,可以通过创建动画来形象地显示出动态的效果图。
Solve->Animate-&,具体操作请参考Fluent用户手册。
34 在FLUENT的学习过程中,通常会涉及几个压力的概念,比如压力是相对值还是绝对值?参考压力有何作用?如何设置和利用它?
GAUGE PRESSURE 就是静压。
GAUGE total PRESSURE 是总压。
这里需要强调一下 Gauge为名义值,什么意思呢?如果, INITIAL Gauge PRESSURE =0 ,那么 GAUGE PRESSURE 就是实际的静压Pinf。
GAUGE total PRESSURE 是实际的总压Pt。如果INITIAL Gauge PRESSURE 不等于零
GAUGE PRESSURE = Pinf - INITIAL Gauge PRESSURE GAUGE total PRESSURE = Pt - INITIAL Gauge PRESSURE
35 在FLUENT结果的后处理过程中,如何将美观漂亮的定性分析的效果图和定量分析示意图插入到论文中来说明问题?
1)在Fluent中显示你想得到的效果图的窗口,可以直接在任务栏中右键该窗口将其复制到剪贴板,保存;或者打印到文件,保存。
2)在Fluent中,在你想要保存相关窗口的效果图时,首先激活效果图监视窗口,就是用鼠标左键监视窗口,然后在Fluent中操作,Fluent->File-&,选择好你想要的图片
格式,然后就可以保存了。
3)将计算结果或者相关数据导入到Tecplot中,然后作出你想要的效果图,这种方法得出的图片,个人感觉比Fluent得到的图片美观简洁大方。
61 FLUENT help和GAMBIT help能教会我们(特别是刚入门的新手)学习什么基本知识?
可以了解其基本原理和基本的操作。不过我觉得对于新手熟悉软件最好的还是tutorial guide
个人认为:软件的帮助文档还是很有用的,无论对不初学者还是已经相对熟练的“老手”都具有参考意义。
63 FLUENT模拟飞行器外部流场,最高MA多少时就不准确了?MA达到一定的程度做模拟需注意哪些问题?
不准确的标准是什么?没有判断标准就没办法判断。一般来说fluent计算马赫数大于3-5之后就不是很理想了(不过相信版本越新结果越好)。计算的时候应该从低马赫数慢慢往上算。比如说如果计算马赫数是5的话,就在马赫数4的计算结果上算,另外,求解器需选择
耦合和显式的。(对于6.3来说,选择基于密度的求解器)
七日瘦身汤68 做飞机设计时,经常计算一些翼型,可是经常出现计算出来的阻力是负值,出现负值究竟是什么原因,是网格的问题还是计算参数设置的问题?
如果这个问题对于某个人经常出现的话,那就比较奇怪了,阻力是负值,难道就是传说中的前缘吸力现身?呵呵,只是开个玩笑:),估计肯定是计算错了或者是设置错了。在飞机翼型气动里面,阻力主要有两种成份:压差阻力和摩擦阻力。应该是正值的。
排除是计算过程的其他问题,我觉得在使用Fluent进行这方面的计算时,需要注意两个方面:鹅肝
1)参考值的设置,也就是Report->
这些参考值,是用来计算Re,以及升力,阻力,力矩系数所要用到的。如果设置不当,即使计算过程是对的,所得到的升阻力等系数也是不对的。对于2D翼型仿真计算,比较容易出错的就是里面的Area该写什么,单位是平方米,这里应该填写翼型的弦长(Chord Length),The area here is actually area per unit depth;就是每单位展长的面积。
2)在监视力的时候,关于力的矢量方向设置,Solve->Monitor-&
这个矢量方向千万不要小看,不能填错,填错了就可能出现阻力是负值的错误,Fluent之前的版本所附带的例子,关于NACA0012翼型的计算中,这里的矢量就设置错了,受错误例子的影响,韩占忠那本书中三角形翼型的那个例子也设置错误,在书的第112页的第6步的第(7)小步就设置错误,升力系数的力方向矢量,应该是X=-0.087155,Y=0.996195;前面他也写到要注意:要确保阻力和升力分别与来流平行和垂直,那么这两个力矢量肯定是垂直的了,那么这两个矢量的点乘就肯定等于零了;所幸的是,在Fluent6.3版本的例子中,这个错误已经改正过来了。
74 大概需要划分100万个左右的单元,且只计算稳态流动,请问这样的问题PC机上算的了吗?如果能算至少需要怎样的计算机配置呢?
一般来说,按照1000个节点对1MB内存这样预估就差不多了,只计算稳态流动,pc机应该差不多了,不过因为一般的pc机可能在连续计算5、6天之后就出现浮点运算错误,所以如果计算不是很复杂,采用的求解器和湍流模型不是太好计算资源,应该还是可以的。
曾孙子
如果使用pc机计算,建议至少采用2GB内存,主板最好固态电容,不易爆浆,电源最好功率大典,应该差不多了,现在流行四核cpu的,可以考虑使用四核的,这样的配置下来也不比服务器差多少。