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fluent軟件全介紹

時間：2013-07-29 16:49:39 作者：綠建之窗來源：綠建之窗閱讀：7121

內容摘要：Fluent是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，在美國的市場占有率為60%，凡是和流體、熱傳遞和化學反應等有關的工業均可使用。它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。CFD商業軟件FLUEN...

Fluent是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，在美國的市場占有率為60%，凡是和流體、熱傳遞和化學反應等\x00關的工業均可使用。它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的應用。

Fluent算例

CFD商業軟件FLUENT，是通用CFD軟件包，用來模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內的復雜流動。由于采用了多種求解方法和多重網格加速收斂技術，因而FLUENT能達到最佳的收斂速度和求解精度。靈活的非結構化網格和基于解的自適應網格技術及成熟的物理模型，使FLUENT在轉換與湍流、傳熱與相變、化學反應與燃燒、多相流、旋轉機械、動/變形網格、噪聲、材料加工、燃料電池等方面有廣泛應用。目前與FLUENT配合最好的標準網格軟件是ICEM，而不是早已過時的GAMBIT。

FLUENT軟件具有以下特點：

FLUENT軟件采用基于完全非結構化網格的有限體積t，而且具有基于網格節點和網格單元的梯度算法；

定常/非定常流動模擬，而且新增快速非定常模擬功能；

Fluent 前處理網格劃分

FLUENT軟件中的動/變形網格技術主要解決邊界運動的問題，用戶只需指定初始網格和運動壁面的邊界條件，余下的網格變化完全由解算器自動生成。網格變形方式有三種：彈簧壓縮式、動態鋪層式以及局部網格重生式。其局部網格重生式是FLUENT所獨有的，而且用途廣泛，可用于非結構網格、變形較大問題以及物體運動規律事先不知道而完全由流動所產生的力所決定的問題；

FLUENT軟件具有強大的網格支持能力，支持界面不連續的網格、混合網格、動/變形網格以及滑動網格等。值得強調的是，FLUENT軟件還擁有多種基于解的網格的自適應、動態自適應技術以及動網格與網格動態自適應相結合的技術；

FLUENT軟件包含三種算法：非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法，是商用軟件中最多的；

FLUENT軟件包含豐富而先進的物理模型，使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型組、k-ε模型組、雷諾應力模型(RSM)組、大渦模擬模型(LES)組以及最新的分離渦模擬(DES)和V2F模型等。另外用戶還可以定制或添加自己的湍流模型；

適用于牛頓流體、非牛頓流體；

含有強制/自然/混合對流的熱傳導，固體/流體的熱傳導、輻射；

化學組份的混合/反應；

自由表面流模型，歐拉多相流模型，混合多相流模型，顆粒相模型，空穴兩相流模型，濕蒸汽模型；

融化溶化/凝固；蒸發/冷凝相變模型；

離散相的拉格朗日跟蹤計算；

非均質滲透性、慣性阻抗、固體熱傳導，多孔介質模型（考慮多孔介質壓力突變）；

干齲散熱器，以熱交換器為對象的集中參數模型；

慣性或非慣性坐標系，復數基準坐標系及滑移網格；

動靜翼相互作用模型化后的接續界面；

基于精細流場解算的預測流體噪聲的聲學模型；

質量、動量、熱、化學組份的體積源項；

豐富的物性參數的數據庫；

磁流體模塊主要模擬電磁場和導電流0之間的相互作用問題；

連續纖維模塊主要模擬纖維和氣體流動之間的動量0質量以及熱的交換問題；

高效率的并行計算功能，提供多種自動/手動分區算法；內置MPI并行機制大幅度提高并行效率。另外，FLUENT特有動態負載平衡功能，確保全局高效并行計算；

FLUENT軟件提供了友好的用戶界面，并為用戶提供了二次開發接口（UDF）；

FLUENT軟件采用C/C++語言編寫，從而大大提高了對計算機內存的利用率。

在CFD軟件中，Fluent軟件是目前國e外使用最多、最流行的商業軟件之一。Fluent的軟件設計基于"CFD計算機軟件群的概念",針對每一種流動的物理問題的特點，采用適合于它的數值解法在計算速度、穩定性和精度等各方面達到最佳。由于囊括了Fluent Dynamical International比利時PolyFlow和Fluent Dynamical International(FDI)的全部技術力量(前者是公認的在黏彈性和聚合物流動模擬a面占領先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD軟件方面領先的公司 ),因此Fluent具有以上軟件的許多優點。

軟件蚪

FLUENT系列軟件包括通用的CFD軟件FLUENT、POLYFLOW、FIDAP，工程設計軟件FloWizard、FLUENT for CATIAV5，TGrid、G/Turbo，CFD教學軟件FlowLab，面向特定專業應用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM軟件等。

FLUENT軟件包含基于壓力的分離求解器、基于壓力的耦合求解器、基于密度的隱式求解器、基于密度的顯式求解器，多求解器技術使FLUENT軟件可以用來模擬從不可壓縮到高超音速范圍內的各種復雜流場。FLUENT軟件包含非常豐富、經過工程確認的物理模型，可以模擬高超音速流場、轉捩、傳熱與相變、化學反應與燃燒、多相流、旋轉機械、動/變形網格、噪聲、材料加工等復雜機理的流動問題。

FLUENT軟件的動網格技術處于絕對領先地位，并且包含了專門針對多體分離問題的六自由度模型，以及針對發動機的兩維半動網格模型。

POLYFLOW是基于有限元法的CFD軟件，專用于粘彈性材料的層流流動模擬。它適用于塑料、樹脂等高分子材料的擠出成型、吹塑成型、拉絲、層流混合、涂層過程中的流動及傳熱和<學反應問題。

FloWizard是高度自動化的流動模擬工具，它允許用戶進行設計及在產品開發的早期階段迅速而準確地驗證設計。它引導用戶從頭至尾地完成模擬過程，使模<過程變得非常容易。

FLUENT for CATIAV5是專門為CATIA用戶定制的CFD軟件，將FLUENT完全集成在CATIAV5內部，用戶就像使用CATIA其他分析環境一樣使用FLUENT軟件。

G/Turbo是專業的葉輪機械網格生成軟件。

AIRPAK是面向HVAC工程師的CFD軟件，并依照ISO7730標準提供舒適度、PMV、PPD等衡量室內外空氣質量(IAQ)的技術指標。

MIXSIM是專業的攪拌槽CFD模擬軟件。

除FLUENT外，常用的CFD軟件及相關仿真軟件還有專業三維流場分析軟件——CFX、三維CFD快速求解器——CART3D、流體系統仿真、設計與優化平臺——Flowmaster、專業的離散元仿真分析軟件 —EDEM等。

優點

(1 )適用面廣

包括各種優化物理模型，如計算流體流動和熱傳導模型 (包括自然對流、定常和非定常流動，層流，湍流，紊流，不可壓縮和可壓縮流動，周期流，旋轉流及時間相關流等 ) ;輻射模型，相變模型，離散相變模型，多相流模型及化學組分輸運和反應流模型等。對每一種物理問題的流動特點，有適合它的數值解法，用戶可對顯式或隱式差分格式進行選擇，以期在計算速度、穩定性和精度等方面達到最佳。

(2 )高o省時

Fluent將不同領域的計算軟件組合起來，成為CFD計算機軟件群，軟件之間可以方便地進行數值交換，并采用統一的前、后處理工具，這就省卻了科研工作者在計算方法、編程、前后處理等方面投入的重復、低效的勞動，而可以將主要精力和智慧用于物理問題本身的探索上。

(3 )污染物生成模型

包括NOX 和ROX(煙塵 )生成模型。其中NOX 模型能夠模擬熱力型、快速型、燃料型及由于燃燒系統里回燃導致的NOX的o耗。而ROX 的生成是通過使用兩個經驗模型進行近似模擬，且只使用于紊流。

優點二

FLUENT同傳統的CFD計算方法相比，具有以下的優點

1、穩定性好，FLUENT經過大量算例考核，同實驗符合較好；

2、適用范圍廣，FLUENT含有多種傳熱燃燒模型及多相流模型，可應用于從可壓到不可壓、從低速到高超音速、從單相暗蕉嘞嗔鰲⒒學反應、燃燒、氣固混合等幾乎所有與流體相關的領域；

3、精度提高，可達二階精度。

模塊組成

所需前處理軟件

Fluent從6.3版本后一律不再使用GAMBIT作為前處理網格劃分軟件，轉而標配ICEM CFD^[1]進行網格劃分，其功能十分強大，遠超GAMBIT。值得說明的是：ICEM與Fluent同屬ANSYS公司，ANSYS公司早在五年前就停止了對GAMBIT的開發，并將其從官方安裝包中刪除，目前只開發和更新ICEM。

求解器

Fluent ——基于非結構化網格的通用CFD求解器，針對非結構性網格模型設計，是用有限元法求解不可壓縮流及中度可壓縮流流場問題的CFD軟件。可應用的范圍有紊流、熱傳、化學反應、混合、旋轉流（rotating flow）及震波（shocks）等。在渦輪機及推進系統分析都有相當優秀的結果，并且對模型的快速建立及shocks處的格點調適都有相當好的效果。

Fidap——基于有d元方法的通用CFD求解器，為一專門解決科學及工程上有關流體力學傳質及傳熱等問題的分析軟件，是全球第一套使用有限元法于CFD領域的軟件，其應用的范圍有一般流體的流場、自由表面的問題、紊流、非牛頓流流場、熱傳、化學反應等等。FIDAP本身含有完整的前后處理系統及流場數值分析系統。對問題整個研究的程序，數據輸入與輸出的協調及應用均極有效率。

Polyflow——針對粘彈性流動的專用CFD求解器，用有限元法仿真聚合物加工的CFD軟件，主要應用于塑料射出成形機，擠型機和吹瓶機的模具設計。

Mixsim——針對/拌混合問題的專用CFD軟件，是一個專業化的前處理器，可建立攪拌槽及混合槽的幾何模型，不需要一般計算流力軟件的冗長學習過程。它的圖形人機接口和組件數據庫，讓工程師直接設定或挑選攪拌槽大小、底部形狀、折流板之配置，葉輪的型式等等。MixSim隨即自動產生3維網絡，并啟動FLUENT做后續的模擬分析。

Icepak——專用的熱控分析CFD軟件，專門仿真電子電機系統內部氣流，溫度分布的CFD分析軟件，特別是針對系統的散熱問題_仿真分析，藉由模塊化的設計快速建立模型。