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第二章，基本流动模拟 控制方程的通用形式 控制方程 控制方程通用形式用途 通过适当处理，将因变量、时变项、对流项和扩散项写成标准形式 其它项集中一起定义在源项 只考虑求解通用微分方程的数值解 对于不同的 ，重复调用程序 给定 和S的适当表达形式，辅助初值和边值条件，就可求解。 有限体积法简介 FVM基本思想 有限体积法所用网格 计算区域划分为互不重叠的子区域（网格），缺点每个子区域中节点位置及节点代表的控制体积。离散后，得到： 有限控制体积 节点看成控制体积的代表。控制体积的物理意义定义并存储在该节点处 一维稳态问题有限体积法 问题描述 离散方程求解 每个节点上建立如上方程 组成一个含有节点未知量的线性代数方程组 求解方程组，得到节点位置量 常用的离散格式 控制体积面上值及其导数需要用节点值插值 线性插值（中心差分） 不同插值方法得到不同离散结果 插值方法，常叫离散格式（discretization scheme） 常用离散格式 中心差分 一阶迎风 混合格式(中心Pe?2＋迎风） 指数格式（对流扩散一起考虑） 乘方格式 二阶迎风 Quick格式 。。。。。。。。 基于Simple算法的流场数值计算 控制方程－离散方程（代数方程） 已知速度场，求解温度分布（简单问题） 离散方程调整，对因变量（速度、温度、压力）等求解顺序和求解方式进行特殊处理 压力耦合方程组半隐式方法（Simple方法） 常规解法存在的问题 标量型变量（T）的对流传输取决于当地速度的大小与方向；如果（u,v,w)已知，求解T场，容易； 一般速度场并非已知 自然对流问题，速度场、温度场必须同时求解 专门办法求解速度场 二维层流控制方程 动量方程的对流项包含非线性量 速度分量出现在动量与连续方程中，耦合性强压力出现在两个动量方程中，却没有直接求解的方程 第一问题：假定速度场，叠代，收敛 （u,v,p); (u,v,rho,T), P=rhoRT 流场数值计算主要方法 耦合式解法 流场数值计算主要方法 分离式解法 Simple算法 对于给定压力场（猜想、上一步迭代值），求解离散动量方程，得到速度场 由于压力场不精确，速度场也不精确，不满足连续方程；必须要修正压力场 把求解的速度与压力关系 代入连续方程，修正压力； 修正的压力场，再求解速度场 Fluent的基本方程（层流） 连续方程 动量方程 能量方程 Fluent求解的能量方程 能量方程 粘性加热项选择 粘性耗散项是考虑流体中的粘性剪切作用产生的热量。如果用segregated solver求解，默认设置并没有考虑。如果Brinkman 数（ ， 是系统温度差）大于1时，粘性加热一定不能忽略。这时候一定要设置Viscous Heating选项。对于可压缩流动，一般Br1，如果还用segregated solver求解，一定要考虑粘性加热。如果是coupled solver求解，粘性加热会自动考虑。 组分扩散项 Fluent求解焓方程时，组分扩散项都已经包括。用segregated solver求解，如果想不考虑该项，可以在组分模型面板（Species Model Panel）中关闭能量扩散项。如果采用了非绝热的PDF燃烧模型，方程中并不明确出现该项，应为导热和组分扩散项合并为一项了。当用coupled solver求解时，能量方程总会考虑该项。 化学反应源项 化学反应源项如下 固体区域的能量方程 在固体区域，FLUENT采用的能量方程为如下形式 固体内部导热各向异性的影响 当用segregated solver求解时，FLUENT允许你指定材料的各向导热系数。固体导热各向异性方程形式如下： 其中，是导热系数矩阵。 进口热扩散 进口的净能量输运包括对流和扩散两部分。指定进口温度就可以确定对流部分，但扩散项取决于计算出来的温度场梯度。因此我们不能给定扩散分量或者净能量输运。但在一些问题中，我们更希望能给定净能量输运，而不是给定进口温度。如果用segregated solver求解时，可以在dfine/models/energy中去掉进口能量扩散，从而达到给定净进口能量输运。但是我们用coupled solver时，不能去掉能量扩散部分。 计算传热过程中用户输入 如果用FLUENT计算有传热的问题时候，必须击活相关模型和提供热边界条件，并且给出材料物性。这一系列过程如下： 击活能量面板。Define-Models-Energy (对于segregated solver)如果模拟粘性流动过程，而且要考虑粘性加热，击活Viscous Heating；Define-Models-Viscous