Fluent算法与离散格式.pdf

离散1、 QUICK格式仅仅应用在结构化网格上，具有比 second-order upwind 更高的精度， 当然，FLUENT也允许在非结构网格或者混合网格模型中使用QUICK格式，在这种情况下，非结构网格单元仍然使用second-order upwind 格式计算2 、MUSCL 格式可以应用在任何网格和复杂的3 维流计算，相比second-order upwind ，third-order MUSCL 可以通过减少数值耗散而提高空间精度，并且对所有的传输方程都适用third-order MUSCL 目前在 FLUENT中没有流态限制，可以计算诸如冲击波类的非连续流场3、有界中心差分格式bounded central differencing 是 LES默认的对流格式，当选择LES后，所有传输方程自动转换为bounded central differencing 4 、low diffusion discretization 只能用在亚音速流计算，并且只适用于implicit-time ，对高Mach 流，或者在explicit time 公式下运行LES ，必须使用second-order upwind 。

5、改进的HRIC 格式相比QUICK 与 second order 为 VOF 计算提供了更高的精度，相比Geo-Reconstruct 格式减少更多的计算花费6 、explicit time stepping 的计算要求苛刻，主要用在捕捉波的瞬态行为，相比implicit time stepping 精度更高，花费更少但是下列情况不能使用explicit time stepping ：（1）分离计算或者耦合隐式计算explicit time stepping 只能用于耦合显式计算2）不可压缩流计算Explicit time stepping 不能用于计算时间精度不可压缩流（如除了理想气体的气体定律） 不可压缩流计算必须在每个时间步迭代至收敛3）收敛加速FAS multigrid 与 residual smoothing 在 explicit time stepping 条件下破坏时间精度7 、 node-based 平均格式比默认的cell-based 格式在非结构网格特别是三角形和四面体网格的计算上更精确分离解算器1、当 standard pressure 插值格式无效的时候，可以考虑：（1）linear 格式，相邻单元的压力平均作为计算面压力。

2）second-order 格式，通过2 阶精度对流项重构面压力改进standard 与 linear 格式，但是如果网格质量很差的话，计算会有问题 并且， second-order 不适合于多孔介质引起的非连续压力梯度流以及VOF 与 mixture 多相流计算3） body-force-weighted 通过假设压力和体积力之间差异的标准梯度是常数来计算面压力如果体积力在动量方程中优先知道的话，如浮力，轴对称旋转流计算， 可以获得较好的效果2、当模型中包含多孔介质，body-force-weighted 格式只计算无孔面，并且考虑外体积力（gravity, swirl, Coriolis ） 以及由于密度的迅速改变而导致的压力梯度（ natural convection, VOF ）的非连续性 所有内部和外部的多孔面按照特定的格式处理，保证法向速度通过单元面的连续性而不管阻力是否连续3、PRESTO! 适用于所有类型的网格，但是对三角形和四面体网格，并不能提供比其他算法更高的精度4、 second-order upwind 与 QUICK 格式不适用于可压缩多相流中密度的定义first-order upwind 用于可压缩相的计算， 算术平均法用于不可压缩相的计算。

由于计算稳定性的原因，推荐在计算可压缩流时，先使用first-order 格式，然后转向高精度格式5、PISO算法的目的是减少SIMPLE与 SIMPLEC在求解压力修正方程过程中的反复计算，在 每次迭代中需要占用更多的CPU 时间，但是可以显著地的减少收敛所需要的迭代步数，特别是针对瞬时问题选择解算模式1、segregated solver 常规上用做不可压缩流和轻微可压缩流计算，coupled solver 最初用做高速可压流的计算 当前这两种解算方式都适用于大范围的流体计算（从不可压到高度可压），但是 coupled solver 在高速可压流计算中具备一定的优势2、默认条件下， FLUENT 使用 segregated solver，但是高速可压流， 具有强烈体积力 （浮力，旋转力）的耦合流以及非常精细网格的流动，可以选择coupled implicit solver ，计算中运动方程与能量方程耦合，收敛速度更快但是比segregated solver 消耗更多的内存如果电脑内存不足，可以使用segregated solver 或者 coupled explicit solver ，但是 coupled explicit solver需要更长的时间达到收敛。

3、下列 segregated solver 物理模型不适用于coupled solvers：（1）空化模型，VOF模型，混合多相流模型，Eulerian 多相流模型（2）多孔介质（3）非预混燃烧模型，预混燃烧模型，不完全预混燃烧模型（4）PDF传输模型（5）Soot 与 NOx 模型（11）辐射模型（12）熔化 /凝固模型（13）壳传导模型（14）操作压力变化（15）周期性流动4、下列不能使用segregated solver，必须使用coupled solvers：（1）真实气体模型（非理想气体）（2）自定义的真实气体模型（3）非反射边界条件(4) laminar flames 离散格式first-order 格式具有较好的收敛性但是精度低，多数情况下计算开始应使用second-order 某些情况下可以先使用first-order然后转为second-order如果second-order 收敛困难，用first-order 在模型简单的结构网格计算上，first-order 解算精度与second-order 区别不大QUICK在结构网格条件下计算旋转流场与涡流比second-order 提供更高的精度， 通常情况下，second-order 是足够有效的，使用QUICK不会提高精度。

power law 也可能用到，但是只有first-order 精度中心差分仅仅用在湍流模型，并且网格必须足够精细而且局部Peclet 数要小于1压力插值格式选择1、如果问题包含大的体积力，推荐使用body-force-weighted 2、 高涡流数， 高 Rayleigh 数自然对流， 高速旋流，多孔介质以及强烈的曲体流，推荐 PRESTO! 3、可压缩流推荐second-order4、当其他格式无效时使用second-order 提高精度5、second-order 不能用在多孔介质以及多相流计算密度插值格式选择多相可压缩流只能使用first-order 计算产生冲击波的可压缩流，强烈推荐在四边形、六面体或者混合网格条件下所有变量包括密度都使用QUICK压力速度耦合方式选择SIMPLEC相比 SIMPLE通常收敛更快，并且可以使用较大的松弛因子但是比较复杂的湍流或者附加物理方程的计算，SIMPLEC与 SIMPLE基本没有区别强烈推荐在网格扭曲变形较大的情况下使用PISO！ SIMPLEC与 SIMPLE在稳态计算中比PISO ！有效， PISO ！在非稳态计算中更好。