Fluent求解模型的设定是在“Outline View——Setup——Models”中进行的。

找到“Models”并双击,在右侧会出现如图所示的“Task Page”界面。

1.Multiphase——多相流模型

Fluent提供了三种常用的多相流模型VOF(Volume of Fluid)模型、Mixture(混合)模型、Eulerian(欧拉)模型和一种在求解类型是Density-Based时才会被激活的Wet Steam(湿蒸汽)模型。

(1)VOF模型是一种在固定的欧拉网格下的表面跟踪方法。当需要得到一种或多种互不相容流体间的交界面时,可以采用这种模型。

(2)混合模型可用于两相流或多相流(流体或颗粒)问题,也可用于没有离散相相对速度的均匀多相流。

(3)欧拉模型是Fluent中最复杂的多相流模型。他建立了一套包含有n个的动量方程和连续方程来求解每一相。压力相和各界面交换系数是耦合在一起的。

2.Energy——能量方程

Fluent允许用户决定是否进行能量计算,通过在模型设定面板中双击“Energy”按钮,勾选“Energy Equation”复选框就可以激活能量方程。

3.Viscous——湍流模型

湍流出现在速度变动的地方。Fluent提供的湍流模型有Spalart-Allmaras模型、标准k-e模型、RNG k-e模型、带旋流修正k-e模型、k-ω模型、压力修正k-ω模型、雷诺兹压力模型、大漩涡模拟模型等。

 (1)Inviscid

进行无粘计算

(2)Laminar

用层流模型进行流动模拟。层流同无粘流动一样,不需要输入任何与计算相关的参数。

(3)Spalart -Allmaras模型

Spalart -Allmaras模型最早被用于有壁面限制情况的流动计算中,特别在存在逆压梯度的流动区域内,对边界层的计算效果较好,因此经常被应用于流动分离区域的计算,后来在涡轮机械的计算中也得到广泛应用。但Spalart -Allmaras模型的稳定性比较差,使用时应注意这个特点。

(4)标准k-ε模型

标准k-ε模型本身具有稳定性、经济性和比较高的计算精度,使之成为湍流模型中应用范围最广的模型。但标准k-ε模型假定湍流为各向同性的均匀湍流,所以在旋流等非均匀湍流问题的计算中存在较大差异。

(5)RNG k-ε模型

RNG k-ε模型在形式上类似于标准RNG k-ε模型,但是在计算功能上强于标准RNG k-ε模型。

(6)Realizable RNG k-ε模型

Realizable RNG k-ε模型可以更精确的模拟平面和圆形射流的扩散速度,同时在旋流计算、带方向压强梯度的边界层计算和分离流计算等问题中,计算结果更符合实际情况。但Realizable RNG k-ε模型在同时存在旋转和静止区的流场计算中,会产生非物理湍流粘性,因此在类似计算中应该慎重选择这种模型。

4.Radiation——辐射模型

Fluent提供了五种辐射模型:离散传播辐射(DTRM)模型、P-1模型、Rosseland辐射模型、表面辐射(S2S)模型和离散坐标辐射(DO)模型。

(1)Rosseland辐射模型

Rosseland辐射模型计算速度比P-1模型更快,需要的内存更少。但确定是只能用于光学厚度大于3的问题,同时计算中只能采用分离求解器进行计算。

(2)P-1模型

在燃烧等光学厚度很大的计算问题中,P-1的计算效果比较好。P-1模型还可以在采用曲线坐标系的情况下计算复杂几何形状的问题。但P-1模型也有其局限:P-1模型假设所有表面都是漫射表面;P-1模型计算中采用灰体假设;如果光学厚度比较小,同时几何形状又比较复杂的话,计算精度会受到影响;在计算局部热源时,P-1模型计算的辐射热流通量容易出现偏高的现象。

(3)DTRM模型

优点是比较简单,通过增加射线数量就可以提高计算精度,同时还可以用于很宽的光学厚度范围。局限性如下:DTRM模型假设所有表面都是漫射表面;计算中没有考虑辐射的散射效应;计算中假定辐射是灰体辐射;如果采用大量射线进行计算的话,会给CPU造成很大的负担。

(4)S2S模型

S2S模型适用于计算没有介入辐射介质的封闭空间内的辐射换热计算。其局限如下:S2S模型假定所有表面都是漫射表面;S2S模型采用灰体辐射模型进行计算;内存等系统资源的需求随辐射表面的增加而激增,计算中可以将辐射表面组成集群的方式减少内存资源的占用;S2S模型不能计算介入辐射问题;S2S模型不能用于带有周期性边界条件或对称性边界条件的计算;S2S模型不能用于二维轴对称问题计算;S2S模型不能用于多重封闭区域的辐射计算,只能用于单一封闭几何形状的计算。

(5)DO模型

DO模型可以计算所有光学厚度的辐射问题,并且计算范围涵盖了从表面辐射、半透明介质腐蚀到燃烧问题中出现的介入辐射在内的各种辐射问题。DO模型也可以计算灰体辐射,也可以计算非灰体辐射。

5.Species——组分输运和反应模型

Fluent提供了模拟反映的方法:通用有限速度模型、非预混和燃烧模型、预混和燃烧模型、部分预混和燃烧模型。

6.Discrete——离散相模型

7.Solidification——凝固和融化模型

在求解固化、熔化等问题的过程中,只能采用分离算法,只能与VOF模型配合使用,不能计算可压缩流,不能单独设定固体材料和流体材料的性质,同时在模拟带反应的组元输运过程中,无法将反映区限制在流体区域,而是在全流场进行反应计算。

8.Acoustics——气动噪声模型

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