2.5 FLUENT 14.0的基本操作
FLUENT 14.0超级学习手册
本节将介绍FLUENT 14.0的用户界面和一些基本操作。在本书中，若不作特殊说明，FLUENT均指FLUENT 14.0版本。
2.5.1 启动FLUENT主程序
在开始程序菜单中选择单独运行FLUENT主程序或者在ANSYS Workbench中运行FLUENT项目，弹出FLUENT Launcher对话框，如图2-12所示。在对话框中可以做如下选择。
- 二维或三维版本，在Dimension选项区中选择2D或3D
- 单精度或双精度版本，默认为单精度，当选中Double Precision时选择双精度版本。
- 并行运算选项，可选择单核运算或并行运算版本。选择Serial时运行单核运算版本，选择Parallel时可利用多核处理器进行并行计算，并可设置使用处理器的数量。
- 界面显示设置（Display Options），一般保持默认设置。
- 当单击Show More Options前面的图标图标时，会得到展开的FLUENT Launcher对话框，如图2-13所示，可在其中设置工作目录、启动路径、并行运算类型、UDF编译环境等。
2.5.2 FLUENT主界面
设置完毕后，单击FLUENT Launcher对话框中的OK按钮，打开如图2-14所示的FLUENT主界面。FLUENT主界面由标题栏、菜单栏、工具栏、导航栏、控制面板、图形窗口和文本窗口组成。
（1）标题栏中显示运行的FLUENT版本和物理模型的简要信息，以及文件名，例如，FLUENT [3d，dp，pbns，lam]是指运行的FLUENT版本为3D双精度版本，运算基于压力求解，而且采用层流模型。
（2）菜单栏中包括File、Mesh、Define、Solve、Adapt、Surface、Display、Report、Parallel、View和Help菜单。
（3）工具栏中包含文件读取、保存、视图控制等常用命令的快捷图标。
（4）在导航栏中可以打开参数设置、求解器设置、后处理的面板。
（5）控制面板中显示从导航栏中选中的面板，在其中进行设置和操作。
（6）图形窗口用来显示网格、残差曲线、动画及各种后处理显示的图像。
（7）文字信息窗口中显示各种信息提示，包括版本信息、网格信息、错误提示等信息。
2.5.3 FLUENT读入网格
通过执行File→Read→Mesh命令，读入准备好的网格文件，如图2-15所示。
在FLUENT中，Case和Data文件（默认读入可识别的FLUENT网格格式）的扩展名分别为.cas和.dat。一般说来，一个Case文件包括网格、边界条件和解的控制参数。
如果网格文件是其他格式，相应地执行File→Import命令。
另外，FLUENT中常见的几种主要的文件形式如下。
- .jou文件：日志文档，可以编辑运行。
- .dbs文件：Gambit工作文件。
- .msh文件：从Gambit输出的网格文件。
- .cas文件：经FLUENT定义的文件。
- .dat文件：经FLUENT计算的数据结果文件。
2.5.4 检查网格
读入网格之后要检查网格，相应的操作方法为在General面板中单击Check按钮，或者执行Mesh→Check命令，如图2-16所示。
在检查网格的过程中，用户可以在控制台窗口中看到区域范围、体积统计以及连通性信息。网格检查最容易出现的问题是网格体积为负数。如果最小体积是负数，就需要修复网格以减少解域的非物理离散。
2.5.5 选择基本物理模型
单击导航栏中的Models项，打开Models面板，可以选择采用的基本物理模型，如图2-17所示，包括多相流模型、能量方程、湍流模型、辐射模型、换热器模型、组分传输模型、离散相模型、融化和凝固模型、噪声模型等。
单击相应的物理模型后，会弹出相应的对话框对模型参数进行设置。
2.5.6 设置材料属性
单击导航栏中的Materials项，打开Materials面板，可以看到材料列表，如图2-18所示。
单击Materials面板中的Creat/Edit按钮，可以打开材料编辑对话框，如图2-19所示。
在材料编辑对话框中单击FLUENT Database按钮，可以打开FLUENT的材料库选择材料，如图2-20所示。也可以单击User-Defined Datebase按钮，自定义材料属性。
2.5.7 相的定义
在进行多相流计算时，可以单击导航栏中的Phases项，打开Phases面板，单击Edit按钮，可以进行相的定义。相的定义主要是指定不同相的材料。图2-21所示定义的是空气相和水相。
2.5.8 设置计算区域条件
单击导航栏中的Cell Zone Conditions项，可以打开Cell Zone Conditions面板设置区域类型，如图2-22所示。
单击Cell Zone Conditions面板中的Edit按钮，可以打开流体或固体区域的参数设置对话框，对区域的运动、源项、反应、多孔介质等参数进行设置，如图2-23所示。
2.5.9 设置边界条件
单击导航栏中的Boundary Conditions项，打开Boundary Condition面板，可以选择边界类型，如图2-24所示。
单击Boundary Condition面板中的Edit按钮，可以打开边界条件参数设置对话框。图2-25所示为壁面边界条件的设置对话框。
边界条件的相关内容，将在第5章中详细介绍。
2.5.10 设置动网格
单击导航栏中的Dynamic Mesh项，打开Dynamic Mesh面板，可以设置动网格的相关参数，如图2-26所示。在面板中可以设置局部网格更新方法：Smoothing（网格光滑更新）、Layering（网格层变）和Remeshing（局部网格重新划分）。
当选择Smoothing时，需要网格光滑更新的参数，包括弹性常数因子（Sping Constant Factor）、边界节点松弛（Boundary Node Relaxation）、收敛公差（Convergence Tolerance）和迭代数（Number of Iterations）。
当选择Layering网格更新方法时，选项包括常数高度（Constant Height）和常数变化率（Constant Ratio）。设置参数包括分裂因子（Split Factor）和合并因子（Collapse Factor）。
当选择Remeshing时，需要设置的参数有尺寸函数（Sizing Function）、必须改善扭曲（Must Improve Skewness）和面重划分（Face Remeshing）。
在Dynamic Mesh面板中的Options选项组中有In-Cylinder（活塞内腔）、Six DOF（六自由度）和Implicit Update（隐式更新）选项。对于活塞内腔的往复运动，需要选中In-Cylinder选项。对于自由度的运动，需要选中Six DOF选项。
2.5.11 设置参考值
单击导航栏中的Reference Value项，打开Reference Value面板，可以设置参考参数，如图2-27所示。这些参考参数用来计算如升力系数、阻力系数等与参考参数相关的值。具体操作方法请参考帮助文档。
2.5.12 设置算法及离散格式
单击导航栏中的Solution Methods项，打开Solution Methods面板，如图2-28所示。可以设置求解算法SIMPLE、SIMPLEC、PISO等，同时还可以设置各物理量或方程的离散格式。各种算法及离散格式的物理意义可参考第1章的相关内容，具体操作方法请参考帮助文档。
2.5.13 设置求解参数
单击导航栏中的Solution Controls项，打开Solution Controls面板，可以设置求解松弛因子，以控制收敛性和收敛速度，如图2-29所示。具体操作方法请参考帮助文档。
2.5.14 设置监视窗口
单击导航栏中的Monitors项，打开Monitors面板，如图2-30所示。可以设置监视点、线、面、体上的压力、速度、流量、力等物理量随迭代次数或时间的变化，并绘制成曲线。最常用的是监视求解的残差曲线，也称为收敛曲线。具体操作方法请参考帮助文档。
2.5.15 初始化流场
迭代之前要初始化流场，即提供一个初始解。用户可以从一个或多个边界条件算出初始解，也可以根据需要设置流场的数值。单击导航栏中的Solution Initialization项，打开Solution Initialization面板，如图2-31所示。初始化时，设置流场初始化的源面或者具体物理量的值，单击Initialize按钮开始初始化。
2.5.16 与运行计算相关的设置
在Calculation Activities和Run Calculation面板中，可以设置自动保存间隔步数、自动输出文件、求解动画、自动初始化、迭代步数、迭代步长等与运行计算相关的参数，如图2-32所示。具体操作方法请参考帮助文档。
2.5.17 保存结果
FLUENT自带的后处理功能，分别在Graphics and Animations面板、Plots面板及Reports面板中实现，这些将在后面的章节中详细介绍。
问题的定义和FLUENT计算结果分别保存在Case文件和Data文件中。必须保存这两个文件以便以后重新启动分析。保存Case文件和Data文件的方法为执行File→Write→Case&Data命令。
一般来说，仿真分析是一个反复改进的过程，如果首次仿真结果精度不高或不能反映实际情况，可提高网格质量，调整参数设置和物理模型，使结果不断接近真实，提高仿真精度。