实用于新手快速了解fluent的使用流程，内含多种经典算例。

2.定常/非定常流动模拟新功能

FLUENT软件新增快速非定常模拟功能。

3.先进的动/变形网格技术

FLUENT软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题，用户只需指定初始网格 和运动壁面的边界条件，余下的网格变化完全由解算器自动生成。FLUENT解算器包括 NEKTON、FIDAP、POLYFLOW、ICEPAK以及MIXSIM。网格变形方式有三种：弹簧压 缩式、动态铺层式以及局部网格重生式。其局部网格重生式是FLUENT所独有的，而且用 途广泛，可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所 产生的力所决定的问题。

FLUENT软件具有强大的网格支持能力建材标准，支持界面不连续的网格、混合网格、 网格以及滑动网格等。值得强调的是，FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自 动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术。

FLUENT流体计算应用教程

7.FLUENT独有的特点

FLUENT可以方便设置惯性或非惯性坐标系、复数基准坐标系、滑移网格以及动 静翼相互作用模型化后的接续界面。 FLUENT内部集成丰富的物性参数的数据库，里面有大量的材料可供选用，此外 用户可以非常方便地定制自己的材料。 高效率的并行计算功能，提供多种自动/手动分区算法；内置MPI并行机制，大幅 度提高并行效率。另外，FLUENT特有动态负载平衡功能，确保全局高效并行 计算。 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(UDF)。 FLUENT软件后置处理和数据输出，可对计算结果进行处理，生成可视化的图形 及给出相应的曲线、报表等。 上述各项功能和特点使得FLUENT在很多领域得到了广泛的应用，主要有以下几个 油/气能量的产生和环境应用

航天和涡轮机械的应用。 汽车工业的应用。 热交换应用。 电子/HVAC应用。 材料处理应用。 建筑设计和火灾研究

航天和涡轮机械的应用。 汽车工业的应用。 热交换应用。 电子/HVAC应用。 材料处理应用。 建筑设计和火灾研究。

1.2.2FLUENT系列软件简介

自1983年问世以来，FLUENT就一直是CFD软件技术的领先者，被广泛应用于航空 航天、旋转机械、航海、石油化工、汽车、能源、计算机/电子、材料、冶金、生物、医药 等领域，使FLUENT公司成为占有最大市场份额的CFD软件供应商。2006年5月，FLUENT 成为全球最大的CAE软件供应商一一ANSYS大家庭中的重要成员。所有的FLUENT软件 将被集成在ANSYSWorkbench环境下，共享先进的ANSYS公共CAE技术。FLUENT是 ANSYSCFD的旗舰产品，ANSYS将加大对FLUENT核心CFD技术的投资，确保FLUENT 在CFD领域的绝对领先地位。 FLUENT系列软件包括：通用的CFD软件FLUENT、POLYFLOW、FIDAP，工程设 计软件FloWizard、FLUENTforCATIAV5，前处理软件Gambit、TGrid、G/Turbo，CFD 教学软件FlowLab，面向特定专业应用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM软件。 FLUENT是通用CFD软件，fluent软件包含基于压力的分离求解器、基于压力的耦合 求解器、基于密度的隐式求解器、基于密度的显式求解器，多求解器技术使FLUENT软件 可以用来模拟从不可压缩到高超音速范围内的各种复杂流场。FLUENT软件包含非常丰富、 经过工程确认的物理模型，可以模拟高超音速流场、转换、传热与相变、化学反应与燃烧、 多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题。 FLUENT软件的动网格技术处于绝对领先地位，并且包含了专门针对多体分离问题的 六自由度模型，以及针对发动机的两维半动网格模型。 POLYFLOW是基于有限元法的CFD软件，专用于粘弹性材料的层流流动模拟。它适 用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流 动及传热和化学反应问题。 FloWizard是高度自动化的流动模拟工具，它允许设计和工艺工程师在产品开发的早 期阶段迅速而准确地验证他们的设计。它引导你从头至尾地完成模拟过程，使模拟过程变 得非常容易。 FLUENTforCATIAV5是专门为CATIA用户定制的CFD软件，将FLUENT完全集成 在CATIAV5内部，用户就像使用CATIA其他分析环境一样地使用FLUENT软件。 Gambit是专业的CFD前处理软件，包括功能强大的几何建模和网格生成能力。 G/Turbo是专业的叶轮机械网格生成软件。 AIRPAK是面向HVAC工程师的CFD软件。并依照ISO7730标准提供舒适度、PMV

FLUENT流体计算应用教程

PPD等衡量室内外空气质量(IAQ)的技术指标。 MIXSIM是专业的搅拌槽CFD模拟软件。 除FLUENT外，常用的CFD软件及相关仿真软件还有：专业三维流场分析软件 CFX，三维CFD快速求解器——CART3D，流体系统仿真、设计与优化平台——Flowmaster， 专业的离散元仿真分析软件一EDEM等。

1.2.3FLUENT软件先进的求解技术

在FLUENT软件当中，有两种数值方法可以选择： ·基于压力的求解器。 ·基于密度的求解器。 从传统上讲，基于压力的求解器是针对低速、不可压缩流开发的，基于密度的求解器 是针对高速、可压缩流开发的。但近年来这两种方法被不断地扩展和重构，使得它们可以 突破传统上的限制，可以求解更为广泛的流体流动问题。 FLUENT软件基于压力的求解器和基于密度的求解器完全在同一界面下，确保 FLUENT对于不同的问题都可以得到很好的收敛性、稳定性和精度。

1. 基于压力的求解器

FLUENT流体计算应用教程

儿何建模和网格划分，FLUENT的功能是流场的解算及后置处理。此外还有专门针 机械的几何建模和网格划分模块Gambit/Turbo以及其他专门用途的功能模块

能是儿何建模和网格划分，FLUENT的功能是流场的解算及后置处理。此外还有专门针对 旋转机械的几何建模和网格划分模块Gambit/Turbo以及其他专门用途的功能模块。 1.Gambit2.3创建网格 Gambit拥有完整的建模手段，可以生成复杂的几何模型。此外，Gambit含有CAD/CAE 接口，可以方便地从其他CAD/CAE软件中导入建好的几何模型或网格。 在第二章中会重点介绍常用的两种建模手段

Gambit拥有完整的建模手段，可以生成复杂的几何模型。此外，Gambit含有CAD/CA 可以方便地从其他CAD/CAE软件中导入建好的几何模型或网格。 在第二章中会重点介绍常用的两种建模手段，

2.FLUENT解算及后置处理

8.ContinuousFiberModeling模块

该模块主要应用于纺织工业，用于纤维的拉制成型过程的模拟

.3.2FLUENT6.3的分析过程

FLUENT流体计算应用教程

通过本章的学习，我们了解了CFD的基本概念及原理，同时对CFD软件及相关仿真 软件有了基本的认识。在此基础上本章还比较系统地介绍了通用的CFD软件FLUENT的 基本功能及新版本的特点，使读者初步了解FLUENT在CFD领域中的地位和作用，并通 过对FLUENT功能模块的介绍，使读者初步掌握FLUENT6.3最基本的分析问题的过程和 方法。

本章介绍了常用的两种建立模型及生成网格的工具，详细讲解了Gambit及ICEMCFD 的基本功能。通过一些实例的应用和练习，读者能够进一步掌握Gambit及ICEMCFD的 基本用法。

V专业的CAE前处理软件一ICEMCFD。 专用的CFD前处理软件一Gambit。 VCFDGambit的基本应用。 √ICEMCFD的基本应用。

作为专业的前处理软件，ICEMCFD为所有世界流行的CAE软件提供高效可靠的分 析模型。它拥有强大的CAD模型修复能力、自动中面抽取、独特的网格“雕塑”技术、 网格编辑技术以及广泛的求解器支持能力。同时作为ANSYS家族的一款专业分析环境， 还可以集成于ANSYSWorkbench平台，获得Workbench的所有优势。 此外，在产品先期开发上，ICEMCFD可直接接受CAD/CAM绘图软件Pre/E所产生 的几何外形的图档，亦可接受如.stl及.igs等常用格式的图档，使设计与分析能有一贯性的 界面接受度，减少开发过程中不同文件的转换工作。

2.1.1ICEMCFD基本功能

FLUENT流体计算应用教程

模型的树状目录位于屏幕左侧，通过几何实体、单元类型和用户定义的子集控制图形 显示。 因为有些功能只对显示的实体发生作用，所以目录树在孤立需要修改的特殊实体时体 现了重要性。用鼠标右键单击各个项目可以方便地进行相应的设置，例如颜色标记和用户 定义显示等。

肖息窗口包括ANSYSICEMCFD11.0写出的所有信息，使用户了解内部过程。窗

显示操作界面和几何、网格功能的联系。在操作过程中时刻注意消息窗口是很重要的，它 将告诉用户进程的状态。 保存命令将所有窗口内容写入一个文件，文件路径默认在工程打开的地方。 日志选择按钮选中状态时将只保存用户特定的消息。 注意比较日志文件与通过保存命令得到的文件的独特性。这个文件写入工程打开的地 方，并可以更新记录的消息，当被选择关闭后，用户可以继续加入这个文件同时再次激活 且接受相同的默认文件名，便可重新附加在工程上。

1.0基本操作结合鼠标和键盘，具体如表

ICEMCFD11.0鼠标

ANSYSICEMCFD11.0的使用

FLUENT流体计算应用教程

钮中选择创建其他的一些线段，如圆弧、圆、倒角、椭圆等，具体按钮功能说明 所示。

要创建一个二维的网格模型，就必须创建一个面，只有线是不行的。面的创建工作 单，只须选择组成该面的相应的线，然后单击Apply按钮即可。

了生成面的各按钮的注解。

注意： 当处于Connect状态时，相邻几何网格连续；Disconnect解除这种连 Disconnect状态时，允许相邻几何划分出不连续的网格。FLUENT软件允许侵 网格

当处于Connect状态时，相邻几何网格连续；Disconnect解除这种连接。当处于 Disconnect状态时，允许相邻几何划分出不连续的网格。FLUENT软件允许使用不连续的 网格。 5）撤销、重复和删除

5.Gambit网格生成工具

FLUENT流体计算应用教程

Gambit软件提供了功能强大、灵活方便的网格划分工具，可以划分出满足CFD特殊 需要的网格。 1）生成线网格 在线上生成网格，作为将在面上划分网格的网格种子，允许用户详细地控制在线上节 点的分布规律，Gambit提供了满足CFD计算特殊需要的五种预定义的节点分布规律。 2）生成面网格 对于平面及轴对称流动问题，只需要生成面网格。对于三维问题，也可以先划分面网 格，再拓展到体。 Gambit根据几何形状及CFD计算的需要提供了三种不同的网格划分方法。 (1）映射方法 映射网格划分技术是一种传统的网格划分技术。它仅适合于逻辑形状为四边形或三角 形的面，允许用户详细控制网格的生成。在几何形状不太复杂的情况下，可以生成高质量 的结构化网格。 (2）子映射方法 为了提高结构化网格生成效率，Gambit软件使用子映射网格划分技术。也就是说，当 用户提供的几何外形过于复杂时，子映射网格划分方法可以自动对几何对象进行再分割， 使在原本不能生成结构化网格的几何实体上划分出结构化网格。子映射网格技术是 FLUENT公司独创的一种新方法，它对几何体的分割只是在网格划分算法里进行，并不真 正对用户提供的几何外形做实际操作。 (3）自由网格 对于拓扑形状较为复杂的面，可以生成自由网格，用户可以选择合适的网格类型(三角 形或四边）。 在Gambit软件面网格操作面板中，需要选择要划分网格的面单元，定义网格单元类 型(Elements)、网格划分类别(Type)、光滑度(Smoother)以及网格步长(Spacing)等，这里主要 说明网格单元类型和网格划分类型的具体分类及涵义，同时列出具体的网格划分类别的适

3）边界层网格 CFD对计算网格有特殊的要求，一是考虑到近壁粘性效应采用较密的贴体网格，二是 网格的疏密程度与流场参数的变化梯度大体一致。对于面网格，可以设置平行于给定边的 边界层网格，可以指定第二层与第一层的间距比及总的层数。对于体网格，，也可以设置垂 直于壁面方向的边界层，从而可以划分出高质量的贴体网格。而其他通用的CAE前处理 器主要是根据结构强度分析的需要而设计的，在结构分析中不存在边界层问题，因而采用 这种工具生成的网格难以满足CFD计算要求，而Gambit软件解决了这个特殊要求。 边界层网格的创建需要输入4组参数，分别是第一个网格点距边界的距离(FirstRow) 网格的比例因子(GrowthFactor)、边界层网格点数(Rows，垂直边界方向)以及边界层厚度 (Depth)。这4个参数中只要任意输入3组参数值即可创建边界层网格。

6.Gambit的可视化网格检查技术和网格输出功能

该功能可以直观地显示网格质量，用户可以浏览单元畸变、扭曲、网格过渡、光滑性 等质量参数，可以根据需要细化和优化网格，从而保证CFD的计算网格。用颜色代表网格 的质量。Gambit支持所有的FLUENT求解器船舶标准，如FLUENT4.5、FLUENT5、NEKTON、 POLYFLOW、FIDAP等求解器。Gambit支持面向图形的边界条件，也就是说，用户可以 直接在几何图形上施加流动的边界条件，不需要在网格上进行操作。

FLUENT流体计算应用教程

7.CAD/CAE接口 Gambit软件可以直接存取主流的CAD/CAE系统的网格数据并支持标准的数据交换 各式。 1)Gambit软件支持的CAD软件几何接口 。.ACIS：Gambit软件的图形就是基于ACIS核心，因而可以支持ACIS各种版本的 几何数据； Pro/EngineerVRML：Gambit可以直接输入PTC公司Pro/Engineer软件输出的 VRML格式的数据。 OptegraVisulizer：Gambit可以直接输入PTC公司OptegraVisulizer数据格式。 IDEASFTL：Gambit可以直接输入SDRC公司IDEASFTL格式的数据。 IGES：Gambit软件可以读取IGES几何数据，并在读入时自动清理重复的几何元素。 STL：Gambit软件支持STL格式的数据。 .Gambit软件也支持STEP、SET、VDAFS、PARASOLID、CATIA格式的几何数据。 2)Gambit软件支持的CAE接口 Gambit可以直接输入主流CAE软件的网格，而且在输入网格后可以自动反拓出相应 曲面或几何实体。Gambit可以输入以下软件的网格数据：ANSYS、NASTRAN、PATRAN、 IDAP等。

2.3Gambit操作步骤及应用实例

2.3.1Gambit操作步骤

本章分析了FLUENT6.3先进的求解技术及博采众长的物理模型，其中重点介绍传热 以及辐射模型的应用和求解过程，使读者能够更清晰地认识FLUENT的求解思想及计算能 力，为后续章节具体应用实例的分析提供理论依据及设计思想，便于读者更进一步掌握其 基本应用。

本章分析了FLUENT6.3先进的求解技术及博采众长的物理模型，其中重点介 以及辐射模型的应用和求解过程，使读者能够更清晰地认识FLUENT的求解思想及计 力，为后续章节具体应用实例的分析提供理论依据及设计思想，便于读者更进一步望 基本应用。

熟悉FLUENT中的基本物理模型。 √熟悉FLUENT软件先进的求解技术。 掌握传热计算的设置过程及求解方法。 V掌握辐射模型的基本原理和求解过程 太阳加载模型的设置和求解。 体积反应基本理论基础。 表面化学反应基本理论

玻璃标准规范范本熟悉FLUENT中的基本物理模型。 √熟悉FLUENT软件先进的求解技术。 掌握传热计算的设置过程及求解方法。 V掌握辐射模型的基本原理和求解过程 太阳加载模型的设置和求解。 体积反应基本理论基础。 表面化学反应基本理论