Fluent中的各种初始化
初始条件指的是初始时刻计算域所处的状态。通常需要人为指定。对于稳态问题,初始条件不会影响最终结果,但是会影响到计算收敛过程。若设定的初始条件与真实状态有较大差异时,可能会造成计算不收敛。对于瞬态问题,初始条件会直接影响计算结果。
在Fluent中进行求解计算之前,都需要对计算域进行初始化。Fluent提供了多种初始化方法:Hybird Initialization、Standard Initialization、FMGInitialization、Patch、fluent meshing以及UDF宏。初始化的目的是为区域或边界指定初始值。
如图所示,点击模型树节点Initialization即可打开初始化面板。
注意:根据所选的物理模型,需要设置的初始值项目不一样。
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Standard Initialization
通过指定Initial Values列表中的各参数的值来实现整个计算域初始化。在进行参数设置过程中,可以通过Compute from下方的下拉框辅助设置。
注意:Starndard Initialization初始化是利用用户设置的参数值,至于是用compute from下拉框中的哪一个辅助设置的,fluent怎么保存对于初始化是没有任何关系的。常用的compute from选择为all-zones或入口边界。
2
Hybrid Initialization
Hybrid初始化方法通过收集用户指定的边界信息,通过求解拉普拉斯方程求解得出计算域中压力场与速度场初始分布。对于其他的物理量(如温度、湍流、组分、体积分数等)则自动基于区域平均插值得到。
Hybrid初始化不需要指定任何任何参数,软件通过读取用户设定的边界参数自动估算初始值,在使用过程中,只需要直接点击Initialize按钮即可。对于单相稳态问题,Fluent默认采用Hybrid初始化,而对于多相流或者瞬态问题,Fluent默认采用Standard初始化,但是也可以使用Hybrid初始化。
当Hybrid初始化计算不收敛时,可以通过点击按钮More Settings…打开参数设置对话框,设置增大Number of Iterations参数值。
3
FMG初始化
Full Multigrid Initialization(FMG初始化)fluent meshing教程是Fluent提供的另外一种初始化方法,其常用于非常复杂的流动问题,如旋转机械中的复杂流动问题、扩张管或螺旋管中的流动等。这些复杂流动问题的计算过程中,若能在计算之前能够使用更好的初始值,则能够加速收敛过程。FMG初始化可以以最小的计算成本获取最好的初始值近似。
注意:目前FMG初始化只能用于稳态计算中。
Fluent并未提供GUI方式进行FMG初始化,要在Fluent中启用FMG初始化,需要采用TUI命令:
Solve→initialize→fmg-initialization
若需要设置FMG初始化参数,则可以使用TUI命令:
solve → initialize → set-fmg-initialization
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Patch
在进行初始化过程中,有时候需要针对某一局部区域或部件进行特殊指定,此时则需要使用到Patch。
注意:在进行Patch之前,需要进行全局初始化,否则Patch按钮不会被激活。
1、区域标记
若是要Patch某一个区域,则需要在Patch直接进行区域标记。选择工具栏按钮Mark/Adapt Cells,选择其中子功能Region…即可打开区域创建对话框。
如图5-17所示为Region创建对话框,在此对话框中设置要创建的区域参数,即可对区域进行标记。
对话框中的一些参数说明:
Inside:选择创建的参数所围成的区域内部的几何;
Outside:选择创建参数所围成的区域外部的几何;
Quad:利用两个角点坐标创建矩形;
Circle:利用圆心坐标及半径创建圆;
Cylinder:利用两个底面圆心坐标及半径创建圆柱
区域参数设置完毕后,点击Mark按钮标记区域。如图5-17所示为标记一个圆心坐标为[10,6],半径为1 m的圆。
2、Patch区域
当区域标记完毕后,即可利用Patch为所标记的区域进行局部初始化fluent怎么保存。
如图5-18所示,前面标记的区域出现在Registers to Patch列表中,可以选择此区域,并设置要Patch的值,图中Patch该区域的压力为500Pa,点击Patch按钮即可对该标记的区域进行初始化。
如图5-19所示为Patch后的压力分布。除了软件提供的标准变量外,用户自定义变量也可以用于Patch,另外利用UDF宏DEFINE_INIT代替Patch进行局部初始化。
5
DEFINE_INIT
对于非规则的几何Patch,可以利用DEFINE_INIT宏来指定。
此UDF宏结构非常简单:
DEFINE_INIT(name,d)
例如要定义一个中心在[10,6],长轴2m,短轴1m的椭圆,初始压力为500Pa,则可以使用以下UDF宏文件。
UDF编译加载完毕后,点击按钮Function Hooks…
弹出如图所示对话框,在其中加载UDFfluent dpm。
点击模型树节点Initialization,重新进行初始化。
初始化完毕后查看压力分布,如下图所示。
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