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两种解法都是最后解附加的标量方程(比如:
湍流或辐射)。
隐式解法和
显式解法的区别在于线化耦合方程的方式不同。
2.分离解以前用于FLUENT4和FLUENT/UNS,耦合显式解以前用于RAMPANT。
分离
解以前是用于不可压流和一般可压流的。
而耦合方法最初是用来解高速可压流的。
现在,两
种方法都适用于很大范围的流动(从不可压到高速可压),但是计算高速可压流时耦合格式比
分离格式更合适。
FLUENT默认使用分离解算器,但是对于高速可压流(如上所述),强体积力导致的强
烈耦合流动(比如浮力或者旋转力),或者在非常精细的网格上的流动,你需要考虑隐式解法。
这一解法耦合了流动和能量方程,常常很快便可以收敛。
耦合隐式解所需要内存大约是分离
解的1.5到2倍,选择时可以通过这一性能来权衡利弊。
在需要隐式耦合解的时候,如果计
算机的内存不够就可以采用分离解或者耦合显式解。
耦合显式解虽然也耦合了流动和能量方
程,但是它还是比耦合隐式解需要的内存少,但是它的收敛性相应的也就差一些。
注意:
分离解中提供的几个物理模型,在耦合解中是没有的:
多项流模型;
混合组分/PDF
燃烧模型/预混合燃烧模型/Pollutantformationmodels/相变模型/Rosseland辐射模型/指定质
量流周期流动模型/周期性热传导模型。
3.FLUENT不会管所解能量方程是温度还是焓形式,它都会设定默认的亚松弛因子为1.0。
在能量场影响流体流动(通过温度相关属性或者焓)的问题中,你应该是用较小的亚松弛因
子,一般在0.8到1.0之间。
当流场和温度场解耦时(没有温度相关属性或者浮力),你可以保留松弛因子的默认值1.0。
4.层流有限速率模型:
忽略湍流脉动的影响,反应速率根据Arrhenius公式确定。
涡耗散模型:
认为反应速率由湍流控制,因此避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。
涡耗散概念(EDC)模型:
细致的Arrhenius化学动力学在湍流火焰中合并。
注意详尽的化学动力学计算代价高昂。
5.尽管FLUENT允许采用涡耗散模型和有限速率/涡耗散模型的多步反应机理(反应数>
2),但可能会产生不正确的结果。
原因是多步反应机理基于Arrhenius速率,每个反应的都不一样。
在涡耗散模型中,每个反应都有同样的湍流速率,因而模型只能用于单步(反应物—产物)或是双步(反应物—中间产物,中间产物—产物)整体反应。
模型不能预测化学动力学控制的物质,如活性物质。
为合并湍流流动中的多步化学动力学机理,使用EDC模型。
6.涡耗散模型需要产物来启动反应。
当你初始化求解的时候,FLUENT设置产物的质量比率为0.01,通常足够启动反应。
但是,如果你首先聚合一个混合解,其中所有的产物质量比率都为0,你可能必须在反应区域中补入产物以启动反应。
7.涡-耗散-概念(EDC)模型是涡耗散模型的扩展,以在湍流流动中包括详细的化学反应机理。
它假定反应发生在小的湍流结构中,称为良好尺度。
良好尺度的容积比率按下式模拟
在FLUENT中,良好尺度中的燃烧视为发生在定压反应器中,初始条件取为单元中当前的物质和温度。
反应经过时间尺度τ*后开始进行,由方程13.1-7的Arrhenius速率控制,并且用普通微分方程求解器CVODE进行数值积分。
经过一个τ*时间的反应后物质状态记为Yi∗
8.已选物质SelectedSpecies列表中物质的顺序非常重要。
FLUENT认为列表中最后的物质是大量的物质。
因此,当你从混合物材料中增加或是删除物质时,必须小心将最丰富(按质量)的物质作为最后一个物质。
9.完成了周期性热传导常数壁面温度的用户输入之后,你就可以解决流动和热传导问题直
至收敛。
最为有效的解决方法是首先解没有热传导的周期性流动,然后不改变流场来解热传
导问题,具体步骤如下:
1).在解控制面板中关闭能量方程选项。
菜单:
Solve/Controls/Solution...。
2).解剩下的方程(连续性,动量以及湍流参数(可选))来获取收敛的周期性流动的流场解。
注意,当你在开始计算之前初始化流场时,请使用入口体积温度和壁面温度的平均值作
为流场的初始温度。
3).回到解控制面板,关闭流动方程打开能量方程。
4).解能量方程直至收敛获取周期性温度场。
当同时考虑流动和热传导来解决周期性流动和热传导问题时,你就会发现上面所介绍的
方法相当有效。
10.对于轴对称问题,旋转轴必须是x轴,网格必须在直线y=0上或上方。
11.LimitationsofthePremixedCombustionModel
Thefollowinglimitationsapplytothepremixedcombustionmodel:
•Youmustusethepressure-basedsolver.Thepremixedcombustionmodelisnotavailablewiththedensity-basedsolver.
•Thepremixedcombustionmodelisvalidonlyforturbulent,subsonicflows.Thesetypesofflamesarecalleddeflagrations.Explosions,alsocalleddetonations,wherethecombustiblemixtureisignitedbytheheatbehindashockwave,canbemodeledwiththefinite-ratemodelusingthedensity-basedsolver.
•Thepremixedcombustionmodelcannotbeusedinconjunctionwiththepollutant(thatis,sootandNOx)models.However,aperfectlypremixedsystemcanbemodeledwiththepartiallypremixedmodel,whichcanbeusedwiththepollutantmodels.
•Youcannotusethepremixedcombustionmodeltosimulatereactingdiscrete-phaseparticles,becausethesewouldresultinapartiallypremixedsystem.Onlyinertparticlescanbeused
withthepremixedcombustionmodel.
•TheG-Equationmodelcanbeusedonlywiththeunsteadysolverbecauseittrackstheflamefrontintime.However,RANSsolutions,whichtendtoasteady-state,canbemodeledbyevolvingthemintimeuntilthesolutionisstationary.
1.
1.对流项的插值方法有:
–
First-OrderUpwind–易收敛,一阶精度。
PowerLaw–对低雷诺数流动(Recell<
5)比一阶格式更精确
Second-OrderUpwind–尤其适用流动和网格方向不一致的四面体/三角形网格,二阶精度,收敛慢
MonotoneUpstream-CenteredSchemesforConservationLaws(MUSCL)–对非结构网格,局部三阶精度,对二次流、旋转涡、力等预测的更精确
QuadraticUpwindInterpolation(QUICK)–适用于四边形/六面体以及混合网格,对旋转流动有用,在均匀网格上能达到三阶精度
2.–
Green-GaussCell-Based–可能会引起伪扩散
Green-GaussNode-Based–更精确,更少伪扩散,建议对三角形/四面体网格采用
Least-SquaresCell-Based–建议对多面体网格采用,精度和属性同Node-based
3.使用分离算法时,计算面上压力的插值方法有:
Standard–默认格式,对于近边界的沿面法向存在大压力梯度流动,精度下降(如果存在压力突变,建议改用PRESTO!
)
PRESTO!
–用于高度旋流,包括压力梯度突变(多孔介质,风扇模型等)或者计算域存在大曲率的面
Linear–当其他格式导致收敛问题或非物理解时使用
Second-Order–用于压缩流,不适用多孔介质、风扇、压力突变以及VOF/Mixture多相流
BodyForceWeighted–用于大体积力的情况,如高瑞利数自然对流或高旋流
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