CFD技术,即计算流体力学技术,它是一种通过计算机模拟和分析流体运动、传热及化学反应等物理现象的技术。由于数值模拟相对于实验研究具有成本低、周期短、能够获取完整数据和模拟实际运行过程中的各种状态等独特优点,因此CFD技术在各个领域得到了广泛的应用。随着计算机技术的推广普及和计算方法的新发展,CFD技术在过去的几十年中取得了快速的发展。ANSYS Fluent软件是全球最大的计算流体力学(CFD)软件供应商和技术服务商Fluent公司设计的,广泛应用于解决各种复杂的流动计算问题,模拟流动、传热和化学反应等物理现象。
Fluent软件的核心部分是其求解器,它采用的是有限体积法。求解器的求解步骤大致如下:首先输入网格并检查网格,然后选择求解器(2D或3D)、求解方程(层流或者湍流、化学组分或者化学反应、传热模型等),接着定义流体的材料属性,确定边界类型及边界条件,设置计算中控制参数,最后进行求解计算和结果的保存及后处理。
Fluent软件包的前处理器是gambit,gambit具有前处理器建模及网格划分的功能,适合于简单模型的建立。对于复杂模型,可以采用pre、ug等软件进行建模,建模完成后,可以导入gambit软件再进行网格划分。gambit在网格划分完成后,会保存dbs文件和输出msh文件。gambit的后处理功能包括计算域的几何模型及网格显示、矢量图、等值线图、填充型等值线图、粒子轨迹图、图像处理功能(缩小、放大、旋转等)以及动态模型流动效果的显示等。
Fluent软件的安装需要安装Exceed、Gambit、Fluent这三个软件。安装顺序是先安装Exceed,再安装Gambit和Fluent。安装完成后,需要把安装文件Fluent下的license复制到系统盘根目录下C:\FLUENT.INC\license。安装完成后,可以分别双击FLUENT.INC\ntbin\ntx86文件夹下的Gambit和Fluent的图标来运行它们。
对于初学者来说,可以通过参加讨论会和浏览各相关论坛来提高学习Fluent软件的效率。在Gambit建模过程中,可能会遇到界面突然跳出的问题,下次运行Gambit时,界面无法调出来。遇到这种情况,只需删除Gambit工作目录下后缀为*.lok的文件,就可以恢复正常。在有了算例基础之后,可以通过阅读更多的参考书和文献,学习如何设置参数,从而进一步提高学习效率。
ANSYS Fluent是一款功能强大的数值模拟软件,它的学习过程需要花费大量的时间和精力,但是一旦掌握了,就可以在各种领域中得到广泛的应用。