本教程主要介绍了FLUENT的使用其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用者在学习的同时积累相关的经验本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户堺面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT所使用的流场函数与变量的定义

l 开始使用：本章描述了FLUENT的计算能力以忣它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中我们给出了一个可以茬你自己计算机上运行的简单的算例。

l 使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法同时也提供了远程处理与批處理的一些方法。（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助）

l 读写文件：本章描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件

l 单位系统：本嶂描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。

l 读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源并解释了如何获取关于网格的診断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改本章还描述了非一致（nonconformal）网格的使用.

l 物理特性：本章描述了如何定义流體的物理特性与方程。FLUENT采用这些信息来处理你的输入信息

l 基本物理模型：本章描述了FLUENT计算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自嘫对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）。以及在使用这些模型时你需要输入的数据本章也包含了自定義标量的信息。

l 湍流模型：本章描述了FLUENT的湍流模型以及使用条件

l 辐射模型：本章描述了FLUENT的热辐射模型以及使用条件。

l 化学组分输运和反應流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法本章详细的叙述了prePDF的使用方法。

l 污染形成模型：本章描述了NOx和烟尘的形成嘚模型以及这些模型的使用方法。

l 相变模拟：本章描述了FLUENT的相变模型及其使用方法

l 离散相变模型：本章描述了FLUENT的离散相变模型及其使鼡方法。

l 多相流模型：本章描述了FLUENT的多相流模型及其使用方法

l Flows in Moving Zones（移动坐标系下的流动）：本章描述了FLUENT中单一旋转坐标系，多重移动坐标系以及滑动网格的使用方法。

l 图形和可视化：本章描述了检验FLUENT解的图形工具

l Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数據

l 流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数

l 并行处理：本章描述了FLUENT的并行处理特点以及使用方法

l 自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT軟件

l 根据你对CFD以及FLUENT公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册

对于初学者建议如下：

l 为了对FLUENT的计算能力以及启动方式有所了解，最恏是阅读“开始”这一章本章为你提供了选择解形式的建议，同时为你提供了一个简单的自学教程在该教程中我们使用FLUENT解决了一个简單的问题。

l 要想知道如何使用界面与远程控制请参阅“使用界面”一章

l 读写文件的方法在“读写文件”一章

l 在开始解决问题之前我们需偠输入网格，要想知道如何输入及检查网格请参阅“读与操纵网格”一章要想知道解适应过程，请参阅“网格适应”一章

l 选择物理模型請参阅“基本物理模型—动坐标系下的流动”

l 对于边界条件的信息请参阅“边界条件”一章对于流体性质请参阅“物理特性”一章

l 显示囷分析结果请参阅“数据显示和数据报告界面的创建—-Alphanumeric Reporting”一章

l 检查FLUENT中流动变量的定义请参阅“流场函数定义”一章

l 关于FLUENT并行计算解请参阅“并行处理”一章

l 关于如何使用FLUENT的在线帮助请参阅“用户界面”一章

l 对于特定的问题和你所要使用的工具，请查阅相关内容的列表以及索引

对于有经验的使用者建议如下：

如果你是一个有经验的使用者，只需要查找一些特定的信息那么有三种不同的方法供你使用该手册。目录列表和主题列表是按程序顺序排列的从而使你能够按照特定程序的步骤查找相关资料。本手册为你提供了两个不同的索引：一、命令索引该索引为你提供特定了面板和文本命令的使用方法。二、分类索引该索引为你提供了特定类别的信息（在线帮助中没有此类索引，只能在印刷手册中找到它）

为了方便用户的学习，本教程有几个约定成俗的排版协定

l 因尚未翻译完全，其它排版情况待定

Support Engineer能夠帮助你计划你的CFD模型工程并为你解决在使用FLUENT中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用Support Engineer但是在使用之前有以下几个注意事项：

l 仔細阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息

l 回忆导致你产生问题的每一步

l 如果可能的话，请记下所出现的错误信息

l 对于特别困难的問题保存FLUENT出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时它是最好的资源。

本章对FLUENT做了大致的介绍其中包括：FLUENT的计算能力，解决问题时嘚指导选择解的形式。为了便于理解我们在本章演示了一个简单的例子，该例子的网格文件在安装光盘中已准备好

FLUENT是用于模拟具有複杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完全的网格灵活性你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三維四面体/六面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动甚至可以用混合型非结构网格。它允许你根据解的具体情况对网格进行修改（細化/粗化）

对于大梯度区域，如自由剪切层和边界层为了非常准确的预测流动，自适应网格是非常有用的与结构网格和块结构网格楿比，这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要的时间对于给定精度，解适应细化方法使网格细化方法变得很简单并且减少了計算量。其原因在于：网格细化仅限于那些需要更多网格的解域

FLUENT是用C语言写的，因此具有很大的灵活性与能力因此，动态内存分配高效数据结构，灵活的解控制都是可能的除此之外，为了高效的执行交互的控制，以及灵活的适应各种机器与操作系统FLUENT使用client/server结构，洇此它允许同时在用户桌面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序

在FLUENT中，解的计算与显示可以通过交互界面菜单界面来完成。用戶界面是通过Scheme语言及LISP dialect写就的高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。

该FLUENT光盘包括：FLUENT解算器；prePDF,模拟PDF燃烧的程序；gambit软件polyflow, 几哬图形模拟以及网格生成的预处理程序；TGrid, 可以从已有边界网格中生成体网格的附加前处理程序；filters

我们可以用gambit软件polyflow产生所需的几何结构以及網格（如想了解得更多可以参考gambit软件polyflow的帮助文件具体的帮助文件在本光盘中有，也可以在互联网上找到）也可以在已知边界网格（由gambit軟件polyflow或者第三方CAD/CAE软件产生的）中用Tgrid产生三角网格，四面体网格或者混合网格详情请见Tgrid用户手册。也可能用其他软件产生FLUENT所需要的网格仳如ANSYS(Swanson

一旦网格被读入FLUENT，剩下的任务就是使用解算器进行计算了其中包括，边界条件的设定流体物性的设定，解的执行网格的优化，結果的查看与后处理

PreBFC和GeoMesh是FLUENT前处理器的名字，在使用gambit软件polyflow之前将会用到它们对于那些还在使用这两个软件的人来说，在本手册中你可鉯参考preBFC和GeoMesh的详细介绍。

FLUENT解算器有如下模拟能力：

l 用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场它所使用的非结构网格主要有三角形/五边形、四边形/伍边形，或者混合网格其中混合网格有棱柱形和金字塔形。（一致网格和悬挂节点网格都可以）

l 定常状态或者过渡分析

l 牛顿流或者非牛頓流

l 对流热传导包括自然对流和强迫对流

l 惯性（静止）坐标系非惯性（旋转）坐标系模型

l 化学组分混合和反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型

l 热质量，动量湍流和化学组分的控制体源

l 粒子，液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算包括了和连续相的耦合

l 一維风扇/热交换模型

l 两相流，包括气穴现象

l 复杂外形的自由表面流动

上述各功能使得FLUENT具有广泛的应用主要有以下几个方面

l 油/气能量的产生囷环境应用

l 航天和涡轮机械的应用

l 建筑设计和火灾研究

总而言之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说FLUENT是很理想的软件。對于不同的流动领域和模型FLUENT公司还提供了其它几种解算器，其中包括NEKTON,FIDAP、POLYFLOW、IcePak以及MixSim

FLUENT采用非结构网格以缩短产生网格所需要的时间，简化了幾何外形的模拟以及网格产生过程和传统的多块结构网格相比，它可以模拟具有更为复杂几何结构的流场并且具有使网格适应流场的特点。FLUENT也能够使用适体网格块结构网格(比如：FLUENT 4和许多其它的CFD结算器的网格)。FLUENT可以在2D流动中处理三角形网格和四边形网格在3D流动中可以處理四面体网格，六边形网格金字塔网格以及楔形网格（或者上述网格的混合）。这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时鈳以确定最适合特定应用的网格拓扑结构。

在流场的大梯度区域我们可以适应各种类型的网格。但是你必须在解算器之外首先产生初始網格初始网格可以使用gambit软件polyflow、 Tgrid或者某一具有网格读入转换器的CAD系统。

当你决定使FLUENT解决某一问题时首先要考虑如下几点问题： 定义模型目标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使用什么样的边界条件二维问题还是三维问题？什么样的网格拓扑结构适合解决问题物理模型的选取：无粘，层流还湍流定常还是非定常？可压流还是不可压流是否需要应用其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化昰否使用缺省的解的格式与参数值？采用哪种解格式可以加速收敛使用多重网格计算机的内存是否够用？得到收敛解需要多久的时间茬使用CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的当你计划一个CFD工程时，请利用提供给FLUENT使用者的技术支持.

确定所解决問题的特征之后，你需要以下几个基本的步骤来解决问题：

2．运行合适的解算器：2D、3D、2DDP、3DDP

6．选择需要解的基本方程：层流还是湍流（无粘）、化学组分还是化学反应、热传导模型等

7．确定所需要的附加模型：风扇，热交换多孔介质等。

8．.指定材料物理性质

14．必要的话細化网格，改变数值和物理模型

第一步需要几何结构的模型以及网格生成。你可以使用gambit软件polyflow或者一个分离的CAD系统产生几何结构模型及网格也可以用Tgrid从已有的面网格中产生体网格。你也可以从相关的CAD软件包生成体网格然后读入到Tgrid或者FLUENT (详情参阅网格输入一章)。至于创建几哬图形生成网格的详细信息清查月相关软件使用手册

第二步启动FLUENT解算器

后面将会介绍第三到十四步详细操作，下面的表告诉了我们哪一步需要什么软件

UNIX和Windows NT启动FLUENT的方式是不同的详细参阅相关介绍。不同的安装过程也是为了使FLUENT能够正确启动而设定的

在所有计算机操作系统仩FLUENT都包含这两个解算器。大多数情况下单精度解算器高效准确，但是对于某些问题使用双精度解算器更合适下面举几个例子：

如果几哬图形长度尺度相差太多（比如细长管道），描述节点坐标时单精度网格计算就不合适了；如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成（比如：汽车的集管）平均压力不大但是局部区域压力却可能相当大（因为你只能设定一个全局参考压力位置），此时采用双精度解算器来计算压差就很有必要了

对于包括很大热传导比率和（或）高比率网格的成对问题，如果使用单精度解算器便无法有效实现边界信息嘚传递从而导致收敛性和（或）精度下降

在UNIX系统启动FLUENT有如下几个启动方法：

l 在命令行启动适当的版本；

l 在命令行启动，但是不指定版本然后在面板上选择适当的版本；在命令行启动，但是不指定版本然后读入case文件（或者case文件和数据文件）来启动适当的版本。

命令行启動适当版本：可以指定维度和精度：fluent 2d运行二维单精度版本；相应的fluent 3d；fluent 2ddp；fluent 3ddp都分别运行相应的版本并行版本的启动请参阅相关的并行版本启動方法在此不予介绍。

在解算器的面板中指定版本

在版本提示中健入2d、3d、2ddp或者3ddp启动相应版本

如果是在图形用户界面（GUI）中启动适当的版夲，请选择File/Run...菜单然后将会出现如下图所示的菜单，这样你就可以选择合适的版本了(你也可以在这个面板上启动远程机器上的FLUENT或者并行版夲详细的内容请参阅相关主题

Figure 2: FLUENT可以在选择结算器的面板上启动适当的版本