【建模教程】-Fluent建模教程講解

----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----目錄理論知識(shí)Gambit軟件的介紹Fluent軟件的介紹Exceed.13+Gambit.V2.4.06+Fluent.6.3安裝介紹建模過(guò)程Gambit啟動(dòng)建立幾何模型網(wǎng)格劃分劃分網(wǎng)格檢查網(wǎng)格劃分情況設(shè)置邊界類(lèi)型輸出網(wǎng)格文件計(jì)算求解檢查網(wǎng)格并定義長(zhǎng)度單位設(shè)置計(jì)算模型設(shè)置流體材料屬性設(shè)置邊界條件求解初始化設(shè)置殘差監(jiān)視case文件求解計(jì)算保存計(jì)算結(jié)果后期處理casedata文件顯示網(wǎng)格創(chuàng)建相關(guān)面計(jì)算各單電池獲得的質(zhì)量流率繪制圖表參考鏈接----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第一章 理論知識(shí)Gambit軟件的介紹GAMBIT是為了幫助分析者和設(shè)計(jì)者建立并網(wǎng)格化計(jì)算流體力學(xué)（ CFD）模型和其它科學(xué)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個(gè)軟件包。 GAMBIT通過(guò)它的用戶界面（GUI）來(lái)接受用戶的輸入。GAMBITGUI簡(jiǎn)單而又直接的做出建立模型、網(wǎng)格化模型、指定模型區(qū)域大小等基本步驟，然而這對(duì)很多的模型應(yīng)用已是足夠了。面向CFD分析的高質(zhì)量的前處理器，其主要功能包括幾何建模和網(wǎng)格生成。由于GAMBIT本身所具有的強(qiáng)大功能，以及快速的更新，在目前所有的 CFD前處理軟件中，GAMBIT穩(wěn)居上游。GAMBIT軟件具有以下特點(diǎn)：☆A(yù)CIS內(nèi)核基礎(chǔ)上的全面三維幾何建模能力，通過(guò)多種方式直接建立點(diǎn)、線、面、體，而且具有強(qiáng)大的布爾運(yùn)算能力， ACIS內(nèi)核已提高為ACISR12。該功能大大領(lǐng)先于其它CAE軟件的前處理器；☆可對(duì)自動(dòng)生成的 Journal 文件進(jìn)行編輯，以自動(dòng)控制修改或生成新幾何與網(wǎng)格；☆可以導(dǎo)入PRO/E、UG、CATIA、SOLIDWORKS、ANSYS、PATRAN等大多數(shù)CAD/CAE軟件所建立的幾何和網(wǎng)格。導(dǎo)入過(guò)程新增自動(dòng)公差修補(bǔ)幾何功能，以保證GAMBIT與CAD軟件接口的穩(wěn)定性和保真性，使得幾何質(zhì)量高，并大大減輕工程師的工作量；☆新增PRO/E、CATIA等直接接口， 使得導(dǎo)入過(guò)程更加直接和方便；☆強(qiáng)大的幾何修正功能，在導(dǎo)入幾何時(shí)會(huì)自動(dòng)合并重合的點(diǎn)、線、面；新增幾何修正工具條，在消除短邊、縫合缺口、修補(bǔ)尖角、去除小面、去除單獨(dú)輔助線和修補(bǔ)倒角時(shí)更加快速、自動(dòng)、靈活，而且準(zhǔn)確保證幾何體的精度；☆G/TURBO模塊可以準(zhǔn)確而高效的生成旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的各種風(fēng)扇以及轉(zhuǎn)子、 定子等的幾何模型和計(jì)算網(wǎng)格；☆強(qiáng)大的網(wǎng)格劃分能力，可以劃分包括邊界層等 CFD特殊要求的高質(zhì)量網(wǎng)格。GAMBIT 中專(zhuān)用的網(wǎng)格劃分算法可以保證在復(fù)雜的幾何區(qū)域內(nèi)直接劃分出高質(zhì)量的四面體、六面體網(wǎng)格或混合網(wǎng)格；☆先進(jìn)的六面體核心(HEXCORE)技術(shù)是GAMBIT高網(wǎng)格質(zhì)量；☆居于行業(yè)領(lǐng)先地位的尺寸函數(shù)（ Sizefunction）功能可使用戶能自主控制網(wǎng)格的生成過(guò)程以及在空間上的分布規(guī)律，使得網(wǎng)格的過(guò)渡與分布更加合理，最大限度地滿足CFD分析的需要；----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----☆☆GAMBIT可高度智能化地選擇網(wǎng)格劃分方法，可對(duì)極其復(fù)雜的幾何區(qū)域劃分出與相鄰區(qū)域網(wǎng)格連續(xù)的完全非結(jié)構(gòu)化的混合網(wǎng)格；☆新版本中增加了新的附面層網(wǎng)格生成器，可以方便地生成高質(zhì)量的附面層網(wǎng)格；☆可為FLUENT、POLYFLOW、FIDAP、ANSYS等解算器生成和導(dǎo)出所需要的網(wǎng)格和格式。CFD商業(yè)軟件介紹之一——FLUENTFluentCFD商業(yè)軟件介紹之一——FLUENT通用CFD軟件包，用來(lái)模擬從不可壓縮到高度可壓縮范圍內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)。由于采用了多種求解方法和多重網(wǎng)格加速收斂技術(shù)，因而 FLUENT 能達(dá)到最佳的收斂速度和求解精度。靈活的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和基于解的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)及成熟的物理模型，使FLUENT在轉(zhuǎn)換與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、動(dòng) /變形網(wǎng)格、噪聲、材料加工、燃料電池等方面有廣泛應(yīng)用。FLUENT軟件具有以下特點(diǎn)：☆FLUENT軟件采用基于完全非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的有限體積法☆定常/非定常流動(dòng)模擬，而且新增快速非定常模擬功能；☆FLUENT軟件中的動(dòng)/變形網(wǎng)格技術(shù)主要解決邊界運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，用戶只需指定初始網(wǎng)格和運(yùn)動(dòng)壁面的邊界條件，余下的網(wǎng)格變化完全由解算器自動(dòng)生成。FLUENT所獨(dú)有的，而且用途廣泛，可用于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、變形較大問(wèn)題以及物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律事先不知道而完全由流動(dòng)所產(chǎn)生的力所決定的問(wèn)題；☆FLUENT軟件還擁有多種基☆FLUENT☆FLUENTSpalart-Allmarask-ωk-ε模型組、(RSM)(LES)(DES)和V2F模型等。另外用戶還可以定制或添加自己的湍流模型；☆適用于牛頓流體、非牛頓流體；☆含有強(qiáng)制/自然/混合對(duì)流的熱傳導(dǎo)，固體/流體的熱傳導(dǎo)、輻射；☆化學(xué)組份的混合/反應(yīng)；☆自由表面流模型，歐拉多相流模型，混合多相流模型，顆粒相模型，空穴兩相流模型，濕蒸汽模型；☆融化溶化/凝固；蒸發(fā)/冷凝相變模型；☆離散相的拉格朗日跟蹤計(jì)算；☆非均質(zhì)滲透性、慣性阻抗、固體熱傳導(dǎo)，多孔介質(zhì)模型（考慮多孔介質(zhì)壓力突變；☆風(fēng)扇，散熱器，以熱交換器為對(duì)象的集中參數(shù)模型；☆慣性或非慣性坐標(biāo)系，復(fù)數(shù)基準(zhǔn)坐標(biāo)系及滑移網(wǎng)格；----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----☆動(dòng)靜翼相互作用模型化后的接續(xù)界面；☆基于精細(xì)流場(chǎng)解算的預(yù)測(cè)流體噪聲的聲學(xué)模型；☆質(zhì)量、動(dòng)量、熱、化學(xué)組份的體積源項(xiàng)；☆豐富的物性參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)；☆磁流體模塊主要模擬電磁場(chǎng)和導(dǎo)電流體之間的相互作用問(wèn)題；☆☆高效率的并行計(jì)算功能，提供多種自動(dòng)/MPI并行機(jī)FLUENT軟件提供了友好的用戶界面，并為用戶提供了二次開(kāi)發(fā)接口UD；☆FLUENTC/C++Exceed.13+Gambit.V2.4.06+Fluent.6.3安裝介紹1) D1-1所示。圖1-1圖1-1壓縮包解壓文件安裝環(huán)境exceed.13如圖1-2所示，雙擊應(yīng)用程序Msetup進(jìn)行安裝。i.圖1-2 文件夾exceed.131-3install。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖1-3exceed.13安裝1-4personalinstallation。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖1-4exceed.13安裝1-5englishOK。圖1-5exceed.13安裝剩余步驟按照提示操作直至安裝結(jié)束。gambit----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----在解壓縮后的文件夾1-6所示。

內(nèi)，雙擊應(yīng)用程序gambit-install-2.4.6，----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖1-6gambit 解壓縮文件夾1-7next。圖1-7gambit 安裝D1-8（exceed，以及此后將要安fluent都置于同一個(gè)根目錄下，以免運(yùn)行時(shí)報(bào)錯(cuò)）----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖1-8gambit 安裝依次按照提示點(diǎn)擊next，直至安裝結(jié)束。將圖1-6內(nèi)所示的拷貝到D:\fluent.Inc\licenseD:\Fluent.Inc\gambit2.4.6。servername進(jìn)行設(shè)定)安裝結(jié)束，重啟電腦。fluent打開(kāi)已解壓縮的文件夾，雙擊進(jìn)v.安裝i.行安裝。ii. nextD:\fluent.Inc1-9所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖1-9fluent圖1-9fluent安裝安裝結(jié)束之后，將fluent 解壓縮后的文件夾內(nèi)的D:Fluent.Inc\license。iv. 重啟電腦，安裝成功。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第二章建模過(guò)程Gambit啟動(dòng)1) Gambit2.4.62-12-2Run，啟Gambit2-3所示。圖2-1 啟動(dòng)GAMBIT 圖2-2GambitStartup 對(duì)話框圖2-3Gambit 窗口布局建立幾何結(jié)構(gòu)1) 建立氣道部分操作步驟：operation geometry volume widtXdeptheigh（）內(nèi)填入相應(yīng)數(shù)據(jù)，如圖2-4所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-4 立方體設(shè)置對(duì)話框點(diǎn)擊apply，所創(chuàng)建的立方體如圖2-5所示。圖2-5 單條氣道可以按下鼠標(biāo)左鍵來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)圖形，按下右鍵上下拖動(dòng)可以縮放圖形。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----點(diǎn)擊 ，彈出對(duì)話框，點(diǎn)選其他設(shè)置不變，結(jié)果如2-6所示。圖2-6copyvolumes 界面首先在 的黃色區(qū)域單擊左鍵，再按住shift鍵，左鍵點(diǎn)擊已畫(huà)出的立方體模型，模型變成紅色，同時(shí)黃色區(qū)域內(nèi)自動(dòng)顯示所選模型的編號(hào)，如，最后點(diǎn)擊apply，得到界面如圖2-7所示。圖2-7 氣道部分構(gòu)建氣道的導(dǎo)流部分如步驟a)所示，設(shè)置參數(shù)如圖2-8，得到界面如圖2-9。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖2-8 分流部分設(shè)置接著，移動(dòng)剛創(chuàng)建的長(zhǎng)方體。2-10圖2-9創(chuàng)建分流部分圖2-10 確定相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)圖2-11 提取點(diǎn)的代號(hào)shift，左鍵點(diǎn)擊模型上任一點(diǎn)，黃色區(qū)域會(huì)自動(dòng)提取點(diǎn)的代號(hào)，如圖2-11所示。點(diǎn)擊apply，主界面下方transcript將顯示該點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖2-12所示。圖2-12 顯示該點(diǎn)的坐標(biāo)將與移動(dòng)模型所需的點(diǎn)的坐標(biāo)記錄好之后，便可以開(kāi)始移動(dòng)模型了。相關(guān)參數(shù)設(shè)置如圖2-13。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-13模型移動(dòng)參數(shù)設(shè)置 圖2-14 導(dǎo)流部分圖按住shift鍵，左鍵點(diǎn)選剛創(chuàng)建的模型，該模型變成紅色，表明已點(diǎn)選成功，同時(shí)，圖2-13黃色區(qū)域內(nèi)將顯示出相應(yīng)的模型編號(hào)。點(diǎn)擊apply，得到界面如圖2-14所示。點(diǎn)擊左邊剛移動(dòng)的模型，將其映射到X軸正向。設(shè)置參數(shù)，如圖2-15所示。圖2-15 導(dǎo)流部分映射（a） 圖2-16 導(dǎo)流部分映射（b）點(diǎn)擊圖中define按鈕，彈出對(duì)話框，如圖2-16所示。選擇Xnegative，點(diǎn)擊apply。彈回到2-16界面，再次點(diǎn)擊apply。得到界面如圖2-17所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖2-17 氣道部分模型構(gòu)建氣道主管部分d)2-18所示。圖2-18 主管部分參數(shù) 圖2-19 模型移動(dòng)將剛生成的長(zhǎng)方體按照?qǐng)D2-19所示參數(shù)進(jìn)行移動(dòng)，得到結(jié)構(gòu)如圖2-20。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-20 主管inlet1部分結(jié)構(gòu) 圖2-21 創(chuàng)建主管inlet1剩余結(jié)構(gòu)width(x)=10,depth(y)=4.5,2-21所示。將a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，參數(shù)如圖2-22，得到模型如圖2-23所示。圖2-22 移動(dòng)a點(diǎn)到b點(diǎn) 圖2-23 主管inlet1結(jié)構(gòu)復(fù)制主管部分。按住shift鍵，左鍵連續(xù)點(diǎn)擊上步所構(gòu)建的主管部分，兩個(gè)部件都變成2-24所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-24 主管復(fù)制并移動(dòng)圖 圖2-25 主管inlet建立完成點(diǎn)擊apply，得到界面如圖2-25所示。按照2-16所示的映射方式，將剛構(gòu)建的三個(gè)主管映射到另外一側(cè)，得到界面如圖2-26所示。圖2-26 單電池完整2D視圖按住左鍵，轉(zhuǎn)動(dòng)模型，可以看到各個(gè)部分的情況。將所有部件合為一體。步驟如圖2-27所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-27 合并各部件圖 2-28 合并步驟3對(duì)話框步驟3點(diǎn)擊之后，彈出對(duì)話框，如圖2-28所示。22-27apply，2-29所示。圖2-29 單電池完整3D視圖至此，單電池氣道模型構(gòu)建結(jié)束。另附一些視圖效果的處理。在整個(gè)操作界面的右下角globalcontrol，如圖2-30所示。按住右鍵點(diǎn)擊 ，彈出菜單，選擇 ，得到模型的三維視圖。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-30globalcontrol----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----globalcontrol菜單，點(diǎn)擊2-31所示。

specialdisplayattributes，相關(guān)設(shè)置----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖2-31specialdisplayattributes 設(shè)置得到?jīng)]有顯示點(diǎn)的實(shí)體模型，如圖2-32所示。圖2-32 單電池3D實(shí)體模型視圖堆疊單電池，形成含有十層單電池的電堆。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----操作如圖2-33所示。圖2-33 堆疊10層單電池執(zhí)行完1-5步之后，左鍵點(diǎn)擊黃色區(qū)域，再按住shift鍵，左鍵點(diǎn)擊所構(gòu)建的單電池，選定需要復(fù)制的部件之后，執(zhí)行第6步，得到界面，如圖2-34所示。圖2-3410層電堆結(jié)構(gòu)圖執(zhí)行圖2-27,圖2-28所示步驟，將十層單電池合為一體。并且執(zhí)行圖2-30以及圖2-31所示步驟，得到界面如圖2-35所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖2-35103D實(shí)體模型視圖接下來(lái)，將模型保存。操作如圖2-36所示。圖2-36 保存模型文件（1） 圖2-37 保存模型文件（2）設(shè)置保存名稱(chēng)10-cellstack，如圖2-37所示。點(diǎn)擊accept，保存完畢。至此，十層電堆模型構(gòu)建結(jié)束。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第三章網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分針對(duì)本模型，采用六面體網(wǎng)格。具體操作步驟如圖3-1所示：圖3-1 網(wǎng)格劃分參數(shù)設(shè)定在按住shifelement將自動(dòng)選擇hetype自動(dòng)選擇submagambit中文幫助中關(guān)于網(wǎng)格劃分的章節(jié)。作者嘗試過(guò)使用四面體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，不僅劃分速度較慢，而且在進(jìn)行網(wǎng)格檢查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格的扭曲度較大，計(jì)算結(jié)果的可靠度不高。讀者可自行嘗試劃分，并同六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相比較）在spacing下可根據(jù)計(jì)算的精度選擇網(wǎng)格的尺寸intervalsize，本例選擇1。如圖3-2所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖3-2 網(wǎng)格尺寸選擇點(diǎn)擊apply，系統(tǒng)開(kāi)始劃分網(wǎng)格，界面如圖3-3所示。圖3-3 網(wǎng)格劃分過(guò)程界面3-4所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-4 直接劃分出的不規(guī)則網(wǎng)格（注：這樣的劃分方案看似和之前電堆的建模過(guò)程相矛盾，實(shí)則是不同的，此時(shí)的重新分割是通過(guò)建立虛擬存在的面來(lái)劃分，旨在使得網(wǎng)格劃分的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，同時(shí)保證各層單電池的網(wǎng)格是相互連接的。并且，十層單電池單獨(dú)按次序劃分結(jié)束后也并不需要再將十層結(jié)構(gòu)再進(jìn)行一次合并，因?yàn)橹斑M(jìn)行的劃分是虛擬劃分）詳細(xì)步驟如下。創(chuàng)建用于分割電堆的面步驟如圖3-5所示。得到界面如圖3-6所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖3-5 創(chuàng)建用于分割的面圖3-6 創(chuàng)建的面的示意圖此時(shí)，需將所創(chuàng)建的面移動(dòng)到電堆的最底層和倒數(shù)第二層的交界處。步驟如3-7所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-7 移動(dòng)分割面將此面復(fù)制到相鄰的兩個(gè)單電池之間。共需向上復(fù)制8個(gè)。步驟如圖3-8所示。圖3-8 復(fù)制分割面得到界面如圖3-9所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-9 分割面建立成功分割實(shí)體通過(guò)所建立的面，將電堆劃分為十個(gè)單電池。步驟如圖3-10所示。圖3-10 分割實(shí)體過(guò)程設(shè)置得到效果如圖3-11所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-11 電堆被分割后的效果圖單獨(dú)劃分3-12所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-12 單獨(dú)劃分網(wǎng)格設(shè)置過(guò)程如圖3-13所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖3-13 單獨(dú)劃分網(wǎng)格過(guò)程該層電池劃分結(jié)束，粗略的可以發(fā)現(xiàn)，所劃分的網(wǎng)格較圖3-4中所示的效果而言，沒(méi)有出現(xiàn)3-14（具體的網(wǎng)格數(shù)據(jù)在隨后的步驟中將會(huì)給出）圖3-14 部分網(wǎng)格示意圖剩下的單電池劃分方式相同。逐一劃分結(jié)束之后將得到如圖3-15所示的效果。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享--------宋停云與您分享--------宋停云與您分享----檢查網(wǎng)格劃分情況

圖3-15 電堆網(wǎng)格整體示意圖----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----點(diǎn)擊位于主界面右下角工具欄中的 圖標(biāo)，打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對(duì)話框，如圖3-16所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-16 網(wǎng)格檢查display顯示類(lèi)型）plane（平面。選擇3Delement以及 。qualitytype（質(zhì)量類(lèi)型）equalangleskew。cutorientationZZ值平面上的網(wǎng)格。cutorientationXYXY平面上的網(wǎng)格。displaytype設(shè)置邊界類(lèi)型注意：在設(shè)置邊界類(lèi)型之前，可按照之前介紹的方法，在 中將網(wǎng)格設(shè)置為不可見(jiàn)，這樣利于計(jì)算機(jī)減少在這個(gè)階段的計(jì)算量，同時(shí)便于對(duì)相關(guān)面進(jìn)行觀察和設(shè)置。3-17所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-17 邊界類(lèi)型設(shè)置注：第五步時(shí)，右鍵長(zhǎng)按，拖動(dòng)選擇velocity_inlet。第六步時(shí)，按住shift鍵，左鍵點(diǎn)選模型中的第一個(gè)入口，變成紅色表明選中為inlet1。如圖3-18所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3-18 選擇inlet1以相同的方式設(shè)置其他兩個(gè)速度入口inlet2和inlet3。設(shè)置出口邊界。如同設(shè)置inlet的方式，點(diǎn)選模型另一側(cè)的三個(gè)面來(lái)設(shè)置oulet1，outlet2和outlet3。注意type項(xiàng)要相應(yīng)的選擇pressure_out。邊界類(lèi)型設(shè)置完畢之后的界面如圖3-19所示。圖3-19 邊界類(lèi)型設(shè)置完成注意：對(duì)于其他未設(shè)置的面，默認(rèn)為固壁。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----輸出網(wǎng)格文件操作如圖3-20所示。圖3-20 網(wǎng)格輸出 圖3-21 文件名稱(chēng)保存保留默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊accept確認(rèn)。如圖3-21所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----第四章計(jì)算求解檢查網(wǎng)格并定義長(zhǎng)度單位fluent6.3.26點(diǎn)擊fluent6.3.26圖標(biāo)，彈出對(duì)話框，如圖4-1所示。選擇3d，點(diǎn)擊run。圖4-1 啟動(dòng)fluent讀入網(wǎng)格文件如圖4-2所示操作順序。圖4-2 讀入網(wǎng)格信息在相應(yīng)的文件夾內(nèi)找到之前保存的10-cellstack.msh讀入。讀入后界面如圖4-3所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----4-3網(wǎng)格信息顯示網(wǎng)格光滑與交換操作如圖4-4所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖圖4-4 網(wǎng)格光滑4-5所示。4-5網(wǎng)格光劃過(guò)程smoothswapnonodesmoved,smoothingcomplete.為止。關(guān)閉對(duì)話框。。依次點(diǎn)擊grid-scale，打開(kāi)長(zhǎng)度單位設(shè)置對(duì)話框，如圖4-6所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享--------宋停云與您分享--------宋停云與您分享----1。

4-6設(shè)置模型尺寸----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----2domainextents。3處，界面給出區(qū)域的范圍。檢查網(wǎng)格依次點(diǎn)擊grid—check。Fluent會(huì)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行各種檢查并在信息反饋窗口中顯示檢查過(guò)程和結(jié)果4-7所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----4-7檢查網(wǎng)格信息其中，特別需要注意的是，最小體積必須是正值，不能有警告或者錯(cuò)誤信息，最后一行必須是Done。顯示網(wǎng)格依次點(diǎn)擊display—grid，打開(kāi)網(wǎng)格顯示對(duì)話框后，按圖4-8操作，可得到區(qū)域網(wǎng)格圖。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖4-8 顯示網(wǎng)格設(shè)置計(jì)算模型設(shè)置求解器按照?qǐng)D4-9順序操作，彈出求解器設(shè)置對(duì)話框，如圖4-10所示。圖4-9 設(shè)置計(jì)算模型----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖4-10 模型設(shè)置信息保留原始設(shè)置，點(diǎn)擊OK。啟動(dòng)能量方程define—models—energy4-11OK。圖4-11 設(shè)置能量方程設(shè)置層流模型define—models—viscous4-12laminar，其他保留OK。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享--------宋停云與您分享--------宋停云與您分享----設(shè)置流體的材料屬性

圖4-12 設(shè)置層流模型----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----點(diǎn)擊define—materials，打開(kāi)材料屬性設(shè)置對(duì)話框，如圖4-13所示。圖4-13 設(shè)置流體材料屬性fluentdatabase4-14所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----4-14選擇流體材料為氫氣fluentfluidmaterialshydrogen。close。4-13materialnamehydrogen了，點(diǎn)擊change/creat。close，關(guān)閉材料屬性設(shè)置對(duì)話框。設(shè)置邊界條件依次點(diǎn)擊Define—boundarycondition，打開(kāi)邊界條件設(shè)置對(duì)話框，如圖4-15所示。選擇工作流體為氫氣按照?qǐng)D4-15所示步驟執(zhí)行。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖4-15 選擇工作流體為氫氣設(shè)置入流口的邊界條件Inlet1操作步驟如圖4-16、4-17所示圖4-16inlet1設(shè)置（1）----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----補(bǔ)充說(shuō)明：

圖4-17inlet設(shè)置（2）----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----0.94m/s的設(shè)置。keygeometricparameterfortheflowuniformityinplanarsolidoxidefuelcellstacks.WuxiBi,DaifenChen,ZijingLin*.internatinaljournalofhydrogenenergy----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----34200938733884.3.3節(jié)，關(guān)于入口速度的計(jì)算公式。0.02287kg/m3。inlet2inlet3inlet1相同。設(shè)置出流口的邊界條件Outlet1的操作步驟如圖4-18所示。圖4-18outlet1設(shè)置Outlet2和outlet3的步驟與上述相同。求解初始化點(diǎn)擊solve—initialize—initialize…，打開(kāi)求解初始化設(shè)置對(duì)話框，如圖4-19所示。圖4-19 模型初始化完成流場(chǎng)初始化。設(shè)置殘差監(jiān)視點(diǎn)擊solve—monitor—residual…，打開(kāi)監(jiān)視器設(shè)置對(duì)話框，如圖4-20所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖4-20 殘差監(jiān)視窗口case文件點(diǎn)擊file—write—case…，保存文件名為10-cellstack.cas。求解計(jì)算點(diǎn)擊solve—iterate…，打開(kāi)迭代計(jì)算對(duì)話框，如圖4-21所示。圖4-21 計(jì)算迭代窗口Fluent開(kāi)始計(jì)算。在迭代191次后，計(jì)算收斂，殘差監(jiān)視曲線如圖4-22所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖4-22 殘差監(jiān)視曲線補(bǔ)充說(shuō)明（一）:關(guān)于計(jì)算是否收斂的判斷。4-22191簡(jiǎn)單地說(shuō)，可以用三種方法判斷計(jì)算是否已經(jīng)收斂（參考鏈接：流體中文網(wǎng)fluent全攻略.pdf）（1）觀察殘差曲線。可以在殘差監(jiān)視器面板中設(shè)置ConvergenceCriterio（收斂判據(jù)，比如設(shè)為10-，則10-6時(shí)，系統(tǒng)即認(rèn)為計(jì)算已經(jīng)收斂并同時(shí)終止計(jì)算。（2）流場(chǎng)變量不再變化。有時(shí)候不論怎樣計(jì)算，殘差都不能降到收斂判據(jù)以下。此時(shí)可以用具有代表性的流場(chǎng)變量來(lái)判斷計(jì)算是否已經(jīng)收斂——如果流場(chǎng)變量在經(jīng)過(guò)很多次迭代后不再發(fā)生變化（3）總體質(zhì)量、動(dòng)量、能量達(dá)到平衡。Flux通量報(bào)告）面板中檢查質(zhì)量、動(dòng)量、能量和其他變量的總體平衡情況。0.1%。FluxReports（通量報(bào)告）4-23所示，其啟動(dòng)方法為：ReportFluxes----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖3 FluxRepors通量報(bào)告）面板保存計(jì)算結(jié)果點(diǎn)擊file—write—data…，保存的文件名為10-cellstack.dat。補(bǔ)充說(shuō)明（二：如何將fluent背景設(shè)置為白色。方法一：打開(kāi)Fluent軟件，在file里選擇hardcopy，進(jìn)入對(duì)話框后，去掉Reverseforegroung/background，然后點(diǎn)擊Preview，彈出的對(duì)話框選Yes，然后再勾選Reverseforegroung/background，點(diǎn)擊Preview，彈出對(duì)話框選擇No,你會(huì)發(fā)現(xiàn)此時(shí)Fluent的圖片背景是白色的了；方法二：如果只是想要圖片貼到WORD中，那還有一種更簡(jiǎn)單的方法，就是直接右擊圖片框copytoClipboardWORDFluent建議用第一種方法！參考鏈接：/html/200907/1414287.html第五章后期處理casedatafile—read—case&data10-cellstack.cas10-cellstack.dat。顯示網(wǎng)格（結(jié)構(gòu)）點(diǎn)擊display—grid，打開(kāi)網(wǎng)格顯示對(duì)話框，點(diǎn)擊display，顯示網(wǎng)格。如圖5-1所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----5-1網(wǎng)格顯示補(bǔ)充說(shuō)明：Optionedgetypefeature。surface可以利用鼠標(biāo)左鍵和中鍵對(duì)圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放和移動(dòng)。創(chuàng)建相關(guān)面本算例旨在研究整個(gè)電堆的氣流分布均勻性這就需要將每一層單電池獲得的氣流量進(jìn)行比較，故本節(jié)的主要工作是測(cè)量每一層單電池三個(gè)氣流出口（ outlet1、outlet2以及outlet3）只能直接計(jì)算出整個(gè)電堆的總出口的質(zhì)量流率，而不能直接計(jì)算出每一層單獨(dú)的質(zhì)量流率，所以需要?jiǎng)?chuàng)建相關(guān)的面，也outletysurface—planeplanesurface5-2----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖5-2 創(chuàng)建相關(guān)的面plane-15-3Plane-1outlet1+outlet2+outlet3----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----補(bǔ)充說(shuō)明：

5-3plane-1示意圖----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----2：pointsFluent中planesurface所創(chuàng)建的面可由三個(gè)相關(guān)的點(diǎn)構(gòu)成，如圖5-3中所示的----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----三個(gè)點(diǎn)即為圖5-2中points所指示的點(diǎn)。Points中的三個(gè)相關(guān)點(diǎn)的坐標(biāo)，可以在gambit中通過(guò)點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量得到。具體方法見(jiàn)本文2-10。4fluent（plane-1）就構(gòu)建成功display5-4所示。5-4網(wǎng)格顯示planeoutlet1+outlet2+outlet3的總和，所以在surfacesplane是符合要求的。面積計(jì)算方法：點(diǎn)擊report—surfaceintegrals5-5----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖5-5 面積計(jì)算步驟3之后，fluent便會(huì)給出計(jì)算結(jié)果，如圖5-6所示。圖5-6 面積計(jì)算結(jié)果可以得出結(jié)論：plane-1符合要求。plane-15-2yy軸正方向移動(dòng)一個(gè)單電池的高度6mm，即得到第二層單電池的氣體流出口截面。值得y軸正方向移動(dòng)1my0=-5.25mm更改為y0=-5.25+6+1=1.75mmplane-2。以此類(lèi)推，創(chuàng)建剩余所需的界面只需在plane-2的基礎(chǔ)上向y6mm5-7----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖5-7 示意圖計(jì)算各單電池的質(zhì)量流率點(diǎn)擊report—surfaceintegrals…,相關(guān)設(shè)置如圖5-8所示。圖5-8 質(zhì)量流率計(jì)算5-8中所示，計(jì)算截面surfaces中選定三個(gè)進(jìn)口以及三個(gè)出口，計(jì)算結(jié)果如圖5-9所示。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖5-9 總管質(zhì)量流率計(jì)算結(jié)果可以看出，進(jìn)出口質(zhì)量流率基本保持守恒。模型符合要求。5-8surfacesplane-1plane-10compute。5-10圖5-10 每個(gè)截面質(zhì)量流率計(jì)算結(jié)果上圖中所示的便是流經(jīng)每一個(gè)截面的質(zhì)量流率（y軸負(fù)方向）但還不能被描述為每個(gè)單電池各自獲得的氣體質(zhì)量流率plane-25-104.7654128e-05kg/splane-2plane-3的質(zhì)量流率之差來(lái)表示第二層單電池單獨(dú)獲得的氣體質(zhì)量流率。5-8writeexcel5-11----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----圖5-11 每個(gè)單電池單獨(dú)獲得的氣體質(zhì)量流率繪制圖表根據(jù)5-11中的數(shù)據(jù)可繪制出表5-1。圖5-1210層電堆燃料氣道對(duì)應(yīng)的燃料分布keygeometricparameterfortheflowuniformityinplanarsolidoxidefuelcellstacks.WuxiBi,DaifenChen,ZijingLin*.internatinaljournalofhydrogenenergy3420093873884.2.3節(jié)，關(guān)于氣體均勻度的計(jì)算公式?？梢杂?jì)算出本算例的氣體均勻度U=0.98。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----一、數(shù)學(xué)模型的定義二、建立數(shù)學(xué)模型的方法和步驟模型準(zhǔn)備模型假設(shè)模型構(gòu)成根據(jù)所作的假設(shè)分析對(duì)象的因果關(guān)系，利用對(duì)象的內(nèi)在規(guī)律和適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，模型求解可以采用解方程、畫(huà)圖形、證明定理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值運(yùn)算等各種傳統(tǒng)的和近代模型分析----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----三、數(shù)模競(jìng)賽出題的指導(dǎo)思想（賽題題型結(jié)構(gòu)形式有三個(gè)基本組成部分：1.實(shí)際問(wèn)題背景涉及面寬——有社會(huì)，經(jīng)濟(jì)，管理，生活，環(huán)境，自然現(xiàn)象，工程技術(shù)，現(xiàn)代科學(xué)中出現(xiàn)的新問(wèn)題等。一般都有一個(gè)比較確切的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。2．若干假設(shè)條件有如下幾種情況：1）只有過(guò)程、規(guī)則等定性假設(shè)，無(wú)具體定量數(shù)據(jù)；2）給出若干實(shí)測(cè)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；3）給出若干參數(shù)或圖形；4）蘊(yùn)涵著某些機(jī)動(dòng)、可發(fā)揮的補(bǔ)充假設(shè)條件，或參賽者可以根據(jù)自己收集或模擬產(chǎn)生數(shù)據(jù)。3．要求回答的問(wèn)題往往有幾個(gè)問(wèn)題，而且一般不是唯一答案。一般包含以下兩部分：1）比較確定性的答案（基本答案更細(xì)致或更高層次的討論結(jié)果（往往是討論最優(yōu)方案的提法和結(jié)果）。五、提交一篇論文，基本內(nèi)容和格式是什么？提交一篇論文，基本內(nèi)容和格式大致分三大部分：標(biāo)題、摘要部分題目——寫(xiě)出較確切的題目（不能只寫(xiě)A題、B題）。摘要——200-300中心部分1）問(wèn)題提出，問(wèn)題分析。2）模型建立：①補(bǔ)充假設(shè)條件，明確概念，引進(jìn)參數(shù)；②模型形式（可有多個(gè)形式的模型）；③模型求解；④模型性質(zhì)；3）計(jì)算方法設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。4）結(jié)果分析與檢驗(yàn)。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----5）討論——模型的優(yōu)缺點(diǎn)，改進(jìn)方向，推廣新思想。6）——注意格式。附錄部分計(jì)算程序，框圖。各種求解演算過(guò)程，計(jì)算中間結(jié)果。各種圖形、表格。六、參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是不是需要學(xué)習(xí)很多知識(shí)？具體說(shuō)來(lái)，大概有以下這三個(gè)方面：第一方面：數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力歸結(jié)起來(lái)大體上有以下幾類(lèi)：1）概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)2）統(tǒng)籌與線軸規(guī)劃3）微分方程；還有與計(jì)算機(jī)知識(shí)交叉的知識(shí)：計(jì)算機(jī)模擬。第二方面：計(jì)算機(jī)的運(yùn)用能力一般來(lái)說(shuō)凡參加過(guò)數(shù)模競(jìng)賽的同學(xué)都能熟練地應(yīng)用字處理軟件“Word”，掌握電子表格“Excel”的使用；“Mathematica”軟件的使用，最好還具備語(yǔ)言能力。這些知識(shí)大部分都是學(xué)生自己利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)的。第三方面：論文的寫(xiě)作能力10七、小組中應(yīng)該如何分工？傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)答案是——數(shù)學(xué)，編程，寫(xiě)作。其實(shí)分工不用那么明確，但有個(gè)前提是大家關(guān)系很好。不然的話，很容易產(chǎn)生矛盾。分工太明確了，會(huì)讓人產(chǎn)生依賴(lài)思想，不愿去動(dòng)腦子。理想的分工是這樣的：數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽小組中的每一個(gè)人，都能勝任其它人的工作，就算小組只剩下她（他）一個(gè)人，也照樣能夠六、參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽是不是需要學(xué)習(xí)很多知識(shí)？----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----具體說(shuō)來(lái)，大概有以下這三個(gè)方面：第一方面：數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力歸結(jié)起來(lái)大體上有以下幾類(lèi)：1）概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)2）統(tǒng)籌與線軸規(guī)劃3）微分方程；還有與計(jì)算機(jī)知識(shí)交叉的知識(shí)：計(jì)算機(jī)模擬。第二方面：計(jì)算機(jī)的運(yùn)用能力一般來(lái)說(shuō)凡參加過(guò)數(shù)模競(jìng)賽的同學(xué)都能熟練地應(yīng)用字處理軟件“Word”，掌握電子表格“Excel”的使用；“Mathematica”軟件的使用，最好還具備語(yǔ)言能力。這些知識(shí)大部分都是學(xué)生自己利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)的。第三方面：論文的寫(xiě)作能力10word，Visio就成了。一、寫(xiě)好數(shù)模答卷的重要性評(píng)定參賽隊(duì)的成績(jī)好壞、高低，獲獎(jiǎng)級(jí)別，數(shù)模答卷，是唯一依據(jù)。答卷是競(jìng)賽活動(dòng)的成績(jī)結(jié)晶的書(shū)面形式。寫(xiě)好答卷的訓(xùn)練，是科技寫(xiě)作的一種基本訓(xùn)練。要重視的問(wèn)題1）摘要。包括：模型的數(shù)學(xué)歸類(lèi)（在數(shù)學(xué)上屬于什么類(lèi)型）；建模的思想（思路）；算法思想（求解思路）；----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----建模特點(diǎn)（模型優(yōu)點(diǎn)，建模思想或方法，算法特點(diǎn)，結(jié)果檢驗(yàn)，靈敏度分析，模型檢驗(yàn)??）；主要結(jié)果（數(shù)值結(jié)果，結(jié)論；回答題目所問(wèn)的全部“問(wèn)題”）?！⒁獗硎觯簻?zhǔn)確、簡(jiǎn)明、條理清晰、合乎語(yǔ)法、字體工整漂亮；打印最好，但要求符合文章格式。務(wù)必認(rèn)真校對(duì)。2）問(wèn)題重述。3）模型假設(shè)。根據(jù)全國(guó)組委會(huì)確定的評(píng)閱原則，基本假設(shè)的合理性很重要。根據(jù)題目中條件作出假設(shè)根據(jù)題目中要求作出假設(shè)關(guān)鍵性假設(shè)不能缺；假設(shè)要切合題意。4）模型的建立?；灸Ｐ停孩。┦紫纫袛?shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)公式、方案等；ⅱ）基本模型，要求完整，正確，簡(jiǎn)明；簡(jiǎn)化模型：?。┮鞔_說(shuō)明簡(jiǎn)化思想，依據(jù)等；ⅱ）簡(jiǎn)化后模型，盡可能完整給出；模型要實(shí)用，有效，以解決問(wèn)題有效為原則。數(shù)學(xué)建模面臨的、要解決的是實(shí)際問(wèn)題，不追求數(shù)學(xué)上的高（級(jí)）、深（刻）、難（度大）。ⅰ）能用初等方法解決的、就不用高級(jí)方法；ⅱ）能用簡(jiǎn)單方法解決的，就不用復(fù)雜方法；ⅲ）能用被更多人看懂、理解的方法，就不用只能少數(shù)人看懂、理解的方法。d．鼓勵(lì)創(chuàng)新，但要切實(shí)，不要離題搞標(biāo)新立異。數(shù)模創(chuàng)新可出現(xiàn)在：▲建模中，模型本身，簡(jiǎn)化的好方法、好策略等；▲模型求解中；▲結(jié)果表示、分析、檢驗(yàn)，模型檢驗(yàn)；▲推廣部分。e．在問(wèn)題分析推導(dǎo)過(guò)程中，需要注意的問(wèn)題：?。┓治觯褐锌?、確切；ⅱ）術(shù)語(yǔ)：專(zhuān)業(yè)、內(nèi)行；ⅲ）原理、依據(jù)：正確、明確；ⅳ）表述：簡(jiǎn)明，關(guān)鍵步驟要列出；ⅴ）忌：外行話，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)不明確，表述混亂，冗長(zhǎng)。5）模型求解。需要建立數(shù)學(xué)命題時(shí)：命題敘述要符合數(shù)學(xué)命題的表述規(guī)范，盡可能論證嚴(yán)密。需要說(shuō)明計(jì)算方法或算法的原理、思想、依據(jù)、步驟。若采用現(xiàn)有軟件，說(shuō)明采用此軟件的理由，軟件名稱(chēng)。計(jì)算過(guò)程，中間結(jié)果可要可不要的，不要列出。設(shè)法算出合理的數(shù)值結(jié)果。----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----6）結(jié)果分析、檢驗(yàn)；模型檢驗(yàn)及模型修正；結(jié)果表示。最終數(shù)值結(jié)果的正確性或合理性是第一位的；對(duì)數(shù)值結(jié)果或模擬結(jié)果進(jìn)行必要的檢驗(yàn)；結(jié)果不正確、不合理、或誤差大時(shí)，分析原因，對(duì)算法、計(jì)算方法、或模型進(jìn)行修正、改進(jìn)。題目中要求回答的問(wèn)題，數(shù)值結(jié)果，結(jié)論，須一一列出；列數(shù)據(jù)問(wèn)題：考慮是否需要列出多組數(shù)據(jù)，或額外數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、分析，為各種方案的提出提供依據(jù)；結(jié)果表示：要集中，一目了然，直觀，便于比較分析?！鴶?shù)值結(jié)果表示：精心設(shè)計(jì)表格；可能的話，用圖形圖表形式?！蠼夥桨福脠D示更好。7）必要時(shí)對(duì)問(wèn)題解答，作定性或規(guī)律性的討論。最后結(jié)論要明確。8）模型評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)突出，缺點(diǎn)不回避。改變?cè)}要求，重新建模可在此做。推廣或改進(jìn)方向時(shí)，不要玩弄新數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)。9）10）附錄詳細(xì)的結(jié)果，詳細(xì)的數(shù)據(jù)表格，可在此列出，但不要錯(cuò)，錯(cuò)的寧可不列。主要結(jié)果數(shù)據(jù)，應(yīng)在正文中列出，不怕重復(fù)。檢查答卷的主要三點(diǎn)，把三關(guān)：模型的正確性、合理性、創(chuàng)新性結(jié)果的正確性、合理性文字表述清晰，分析精辟，摘要精彩三、關(guān)于寫(xiě)答卷前的思考和工作規(guī)劃答卷需要回答哪幾個(gè)問(wèn)題――建模需要解決哪幾個(gè)問(wèn)題；問(wèn)題以怎樣的方式回答――結(jié)果以怎樣的形式表示；每個(gè)問(wèn)題要列出哪些關(guān)鍵數(shù)據(jù)――建模要計(jì)算哪些關(guān)鍵數(shù)據(jù)；每個(gè)量，列出一組還是多組數(shù)――要計(jì)算一組還是多組數(shù)。四、答卷要求的原理準(zhǔn)確――科學(xué)性；條理――邏輯性；簡(jiǎn)潔――數(shù)學(xué)美；創(chuàng)新――研究、應(yīng)用目標(biāo)之一，人才培養(yǎng)需要；實(shí)用――建模、實(shí)際問(wèn)題要求。五、建模理念----宋停云與您分享--------宋停云與您分享----應(yīng)用意識(shí)要解決實(shí)際問(wèn)題，結(jié)果、結(jié)論要符合實(shí)際；模型、方法、結(jié)果要易于理解，便于實(shí)際應(yīng)用；站在應(yīng)用者的立場(chǎng)上想問(wèn)題，處理問(wèn)題。數(shù)學(xué)建模用數(shù)學(xué)方法解