请教有限元模型简化和网格划分的问题

1关于导入模型简化：对于关心部位要细化，影响机械性能的圆角等不能舍弃，其他部位（比如底座等强度肯定满足要求工况不恶劣的部位）可以粗画，即把圆角都拐弯抹角的特征都删掉。

2 划分网格的时候原则也是一样，四面体网格最好用带中间节点的类型。有时间划分六面体网格最好。

3关于结果：模态我没算过没有经验，个人觉得如果结果收敛应该是可以信任的；静强度肯定没问题，疲劳你也不涉及。

中国格的处理类型：针对不同的产品结构的 中性面：处理麻烦；中国格数量少；分析速度快；用于大的薄壳类 双层面：处理快；中国格数量中等；分析速度一般；用于一般的壳类 三d：数据量较大；分析速度较慢；用于非壳类

唐山市路南区“三全七化”网格体系

唐山路南区以科学发展观为指导，牢固树立“区域率先优化”理念，着眼于推进网格化管理提质增效，全力构建以”社情全掌握，矛盾全化解，服务全方位“为总体目标，以”网格化定位，责任化分工，精细化管理，亲情化服务，多元化参与，规范化运行，信息化支撑“为基本框架的”三全七化“社会管理体系，开创与城市化进程相适应，具有时代特征，区域特色，规范高效的城市化社会管理新局面。

河南漯河“一格四员”运作模式

河南漯河“一格四员”运作模式破解社管理难题：网格化里面配置四员：网格管理员（社区居委管理人员）、网格协管员（机关包片干部）、网格警务员（片警）、网格监督员（老党员、4050人员、人大代表等）。以“网格”为依托，整合社区资源，配备骨干工作人员，了解网格内的人、地、物、事、组织信息，对群众的诉求、社区中的不和谐因素进行“格内”处理，形成“社区有网、网中有格、格中定人、人负其责”的良好局面，有力地促进了社会大局持续和谐稳定。此模式经河南省政法委上报中央政法委得到中央政法委的高度肯定。

宁夏石嘴山大武口区“4+6”运作模式

每个网格配备由街道干部、社区工作者、下派干部、社区警员组成的“四员”和由社区老党员、4050人员、低保户、热心公益事业的人员组成的“六员”，明确他们的岗位和职责、管理范围，在居民区设立岗位服务台，公布他们的联系电话，便于居民及时反映问题、表达诉求。建立社会力量参与社区管理激励奖励机制，实现人员分层管理，形成以网格管理员队伍为主体，其他志愿服务队伍和互助服务团队为补充的社会协同、公众参与的社会管理新格局。此模式被列为中央创新社会管理的经典案例。

山西长治”三位一体管理模式

山西长治“党的建设、社会管理、公共服务”三位一体的网格化社会管理服务运作模式“有了这个‘掌上网格’系统，工作中的问题发现得更加及时了、处理更加主动了、责任更加明确了、服务更加贴心了，真正达到了让群众生活更幸福、让社会更和谐、让城市管理更有序的效果。”6月18日上午，在常青街道网格化社会管理服务信息平台手持终端配发暨培训仪式上，手持新发放的“掌上终端”，基层信息采集员高兴地说。去年以来，城区认真贯彻省委常委、组织部部长汤涛同志提出的“社会管理与经济并重”的指示精神，以开展“基层组织建设年”活动为载体，结合实际、注重创新，着手在全区搭建集“党的建设、社会管理、公共服务”于一体的网格化社会管理服务信息平台，探索建立了“党建引领、平台支撑、三位一体、开放互动”的网格化社会管理服务新模式。城区网格化社会管理信息平台是集党的建设、公共服务和社会管理“三网合一”的“三位一体”、“四级互动”的工作平台，掌上网格系统是与该信息平台配套的硬件设施，包括排查登记、事故处理、事故核查、应急事件上报、应急事件核查和通知公告六部分功能。网格信息员通过手持终端，可以随时随地实现信息的有效上传，与区指挥中心取得联系，确保我区网格化社会管理信息平台平稳高效运行，借助信息技术手段提升办事效率和服务能力。目前，我区网格化社会管理服务信息平台经过6个月的安装调试、信息录入和模拟运行，已于6月18日正式在全区试运行，这对于进一步夯实党的基层基础工作、加强和创新社会管理具有重大意义。工作中，城区一方面创新管理服务资源整合方式，建设“三网合一”、“三位一体”的大型数据系统。系统由社会管理、公共服务和党的建设三大板块、三个子网站有机集成，可统筹整合全区各类社会管理、公共服务资源，有效汇集相关数据和需求信息，实现资源信息的共享和高速便捷的调用。“社会管理”子系统及时收集、有效处置事关市容环卫、安全稳定等社会管理方面的问题，对信息的采集、传送、处置全程实时动态管理，实现对社会管理事务的统一指挥、快速反应、协同处置；“公共服务”子系统有效聚合政务服务、便民服务信息资源，通过上门服务、热线服务、信息匹配服务、网上政务服务等，为居民群众提供求助救助、商品配送等20余种、150余项服务，让居民群众足不出户便可享受生活便捷；“党的建设”子系统汇集党务政务信息、社情民意信息和街道、社区、职能部门处理政务和评议考核排队信息，将街道、社区和职能部门的办事情况、服务质量等置于公众监督之下。同时，借助信息技术优势，实现了区委、区政府、街道社区和社管职能部门协同电子办公。各社区单元网格信息采集员收集到的社会管理和公共服务方面的信息，通过手机终端即时发送至信息平台，平台即刻受理，按照“分级负责，逐级上报，分类处理”的原则，下达信息指令派遣相应层级网格责任人到现场处理，网格责任人通过组织协调网格内管理服务资源和力量协同处理，处理完毕反馈、核实、结案。如无力处理，反馈至平台报上一层级，由上一层级责任人在更大范围组织协调各类管理服务资源和力量进行处理，直至问题解决。大量的社会管理和公共事务通过信息平台快速处置，实现了上下级之间、部门之间协同办公，简化了群众办事环节，提高了政府办事效率。另一方面，城区创新体制机制，搭建提升社会管理服务效能的应用载体。“三位一体”社会管理服务信息系统的运用，创新了社会管理服务模式，实现了三个“转变”：一是实现了由“被动”向“主动”的转变。网格化管理，划细了责任单位，明确了网格职责，由以前的“坐等上门”变为现在的“主动发现”，使问题、矛盾发现和处理的关口前移；二是实现了由“单一”向“协同”的转变。信息平台构建了上下级之间、职能部门之间的协同办公机制，改变了以往单一部门办理、各方推诿扯皮的现象，提升了管理服务的效率和水平；三是实现了由“分散”向“统筹”的转变。网格化社会管理服务有效统筹网格内、网格间各类人力资源、信息资源和管理服务资源，形成联系和服务群众的合力，改变了以往街道社区行政资源分散、力量薄弱、手段单一等问题，提高了服务群众的能力。同时，该信息系统作为一个内、外网结合的信息系统，一方面各级工作人员通过内网办公处理公共事务；另一方面，居民群众可通过互联网直接登录系统外网，参与征询意见、社会调查和留言板等互动，表达自己的需要、诉求和对社会管理服务的意见建议，增强他们对城市的认同感、归属感、参与感。依托系统强大的信息发布、统计排队和监督评议功能，有效激励鞭策党员干部转变思想观念、改进工作作风、改善方式方法；区委、区政府领导可以随时随地查询、督办和点评各单位各部门管理服务情况，构建领导监督与公众监督相统一的考核管理机制。城区网格化社会管理服务工作试点开展及信息系统模拟运行6个月以来，共征集群众意见1236条，帮助群众解决问题840余件，切实把问题解决在苗头，化解在初期，构建起了“党建引领、平台支撑、三位一体、开放互动”的基层社会管理服务新模式，得到了群众的认可和好评。

好的网格总是好的吗？

有时候为了得到一套高质量网格，我们会花费很多时间在简化几何，切分几何，调整网格划分策略和网格尺寸上。

网格质量对于计算来说，一定程度上是非常必要的。但是，质量好的网格不一定适用于所有的计算。

举个最简单的例子，对于结构仿真来说的高质量网格，但是能用来做流体计算吗？答案是不能的。因为结构仿真不划边界层，流体网格需要边界层也不是为了网格质量而是从黏性力的角度去考虑的。

因此，当改变分析类型，边界条件或是分析目的后，好的网格也可能会变成坏的网格。

总结：好网格永远要基于物理问题。

在建模过程中出现非正则形体是很常见的情况，这通常是由于建模过程中的一些错误或不完善的地方导致的，以下是一些处理方法：

1、重新建模或修正模型：如非正则形体是由于建模过程中的错误或不完善的地方导致的，那么最好的处理方式就是重新建模或修正模型，以确保模型的准确性和可靠性。

2、使用网格修复工具：如非正则形体是由于模型的几何结构不完整或损坏导致的，那么可以使用网格修复工具来修复模型，使其成为一个正则的几何结构。

3、使用插值工具：如非正则形体是由于模型的几何结构不规则导致的，那么可以使用插值工具来将其转换为规则的几何结构。

4、使用网格简化工具：如非正则形体是由于模型的多边形数量过多导致的，那么可以使用网格简化工具来减少多边形的数量，从而使其成为一个正则的几何结构。

郭志宏

（地矿部航空物探遥感中心，北京　100083）

我中心IBM4341计算机硬件设备及软件系统是1988年从美国引进的。这些年来，该套系统为我中心航空物探数据处理及成图完成了不少工作，起了很大作用，但同时也逐渐暴露了其缺点。首先是IBM4341机硬件设备及空调系统占地面积大、耗电量大，同时需要配备较多的维护人员。另外其所配备的静电绘图仪所用的绘图纸、墨等耗材一直依靠国外进口，从而使得在IBM4341机上进行航空物探数据处理及成图工作的成本居高不下。特别是近几年，随着IBM4341机硬件设备逐步老化等诸多问题的出现，使得我中心航空物探数据处理及成图工作受IBM4341机瓶颈限制的矛盾日益突出。所幸的是这几年微型计算机的迅猛发展已使微机的硬件设备基本能够满足中心航空物探数据处理及成图工作的要求，但是基于微机上的航空物探数据（解释）处理及成图的软件系统却很不完善，无法和IBM4341机上配套的软件系统相比。尤其是在数据网格化和成图方面，还不得不依赖IBM4341机的软件程序，这是近年来无法将IBM4341计算机完全淘汰的主要原因之一。为了挽救IBM4341机上这些有价值的软件程序，不使其随着IBM4341机的淘汰而消失，尽可能将其消化、吸收、移植或重新开发到微机上来，实现航空物探数据微机处理及成图一条龙，在1996年初设立了微机高精度航空物探解释处理及成图系统研制的课题。

一、IBM4341机网格化程序的消化与吸收简况

无论是航空物探数据（解释）处理还是成图，首先面临的是数据网格化问题。网格化方法软件的好坏不仅直接影响到网格化数据的质量、精度和可信程度，而且还将进一步影响到数据解释处理图件的质量、效果和可靠性。IBM4341机网格化程序是随IBM4341计算机引进的，程序是澳大利亚的ECS公司70年代基于小型计算机开发出来，其后经过在IBM4341机上多年的应用证明其数据网格化质量精度高、效果好，这是大家公认的。即使在国外同类程序中相比，IBM4341机网格化程序迄今也是较优秀的。因此，这几年有许多同志曾多次试图对IBM4341机网格化程序进行消化和剖析，但均未获结果。主要原因是IBM4341机网格化程序随机引进的FORTRAN源程序语句多达上万条，程序既长又乱，结构极其复杂，经常是子程序套用子程序，子程序多达几十个。这些子程序中有些源程序是由汇编语言编写而成，个别关键的子程序甚至还缺少源程序。出于技术保密等原因，当时随机引进的资料中没有网格化程序方法技术方面的资料，加上所给的源程序中的说明语句又很少，从而对其进行消化吸收和剖析工作无法进行。这些年来，IBM4341机网格化程序所采用的网格化方法技术始终是个难解之谜。

二、微机双三次样条内插网格化方法软件的研制开发

由于前面提到的原因，无法剖析和移植IBM4341机网格化程序，为解决微机高精度航空物探处理成图系统中的数据网格化问题，只有走自己重新研制和开发的路。通过收集和阅读大量资料文献，比较各种数据网格化方法，针对航空物探测线型数据的特点，我们最终选用三次样条函数作为插值函数，在微机上研制开发出三次样条内插网格化方法软件。

（—）三次样条插值函数

设函数f（D）在插值区间[D0,Dn]上的n+1个互异节点Di上的值为f（Di）=Fi,i=0,1,2，…，n，则函数f（D）对应在各子区间[Di-l,Di]上的三次样条插值函数为[1][2]

航空物探遥感论文集

其中，hi=Di-Di-l,D∈[Di-l,Di],i=1,2，…，n;M0,M1,M2，…，Mn为样条插值函数S（D）在n+1个互异节点上的二阶导数值Mi=S″（Di）,i=0,1,2，…，n；它们满足下面的代数方程组

航空物探遥感论文集

其中

航空物探遥感论文集

令S″（D0）=M0=0及S″（Dn）=Mn=0作为边界插值条件，则可根据（1）式至（2）式用“追赶法”求得[D0,Dn]区间上分段三次样条插值函数。

（二）双三次样条内插网格化方法

双三次样条内插网格化方法的主要思想和过程如下。

1坐标转换

将实际测量航线的大地坐标转换到用户确定的网格坐标系中，以利于后面各步的计算工作。

2测线方向样条插值计算

根据（1）式至（2）式，沿各测量航线方向进行样条插值计算，从而获得各测线数据的三次样条插值函数，并将有关计算结果储存起来以备调用。需要指出的是，由于各测量航线实际是折线，因而在应用（1）式一元三次样条插值函数时，插值区间各节点上的Di值和D值应为折线段累加距离

航空物探遥感论文集

式中，D（X,Y）∈[Di-1,Di],X∈[Xi-1,Xi],Y∈[Yi-1,Yi],i=1,2，…，n。这样处理后，比较复杂的二元三次样条插值函数计算[3]仍可简化为较简单的一元三次样条插值计算问题，既能保证足够的插值精度，又不会引起前者计算可能产生的不稳定性问题。

3交叉点搜寻及求值

分别搜寻计算各网格线与各测线的交叉点位置，并根据各测线数据的三次样条插值函数求出各交叉点上的数据场值，见图1。

图1　双三次样条内插网格化示意

○为网格线与测线的交叉点

图2　原始网格区边部去假值示意

4网格线方向样条插值计算

根据各网格线与各测线的交叉点及场值，分别沿x和y网格线方向进行三次样条插值，从而得到各网格线上网格节场值。由于参与网格化计算的测线数据量一般均较大，并且为了计算时能够得到足够大的网格数据，3、4两步是分块计算重复进行的。将沿x和y网格线方向插值获得的网格节点上的两次插值结果平均，从而得到用户选择的原始网格化区域的网格数据结果。

5原始网格区网格数据边部去假值处理

将两次三次样条插值计算得到的原始网格区网格数据进行原始网格区边部去假值处理，得到有效网格区的原始网格数据，见图2。

6有效网格区网格数据圆滑处理

有效网格区原始网格数据进行加权平均圆滑处理，从而得到有效网格区圆滑网格数据，该网格数据就是双三次样条内插网格化程序的最终网格化结果。

图3是双三次样条内插网格化方法的程序流程。

三、双三次样条内插网格化方法实例计算

双三次样条内插网格化方法采用的“分段定义，光滑连接”的三次样条插值函数，属于自然样条函数类。当插值节点大于或等于4时，满足一定插值条件的三次自然样条是唯一存在的，并且在所有满足同一插值条件的函数中自然样条函数最为平滑、稳定，很少出现多余的拐点和畸变。另外三次样条函数由于在插值区间上二次连续可微，因而，即使对一些精度要求较高的工程问题，例如飞机外形的设计、船体放样、地球物理探矿等，其插值精度也足够了，所以双三次样条内插网格化方法计算得到的网格化数据应具有插值精度高、畸变小，插值数据平滑稳定、质量效果好等特点。这些特点已被新疆某地双三次样条内插网格化方法实例计算结果与IBM4341机网格化程序计算结果比较后所证实。图4和图5是新疆某地区分别采用双三次样条内插网格化方法程序和IBM4341机网格化程序计算获得的航磁网格化数据的绘制结果。比较图4和图5，可以看到两者吻合率达到95%以上，并且图4在精度细节和质量效果方面完全可以和图5相媲美，两者只是在数据圆滑程度和数据边部处理上略有差异。从图4和图5惊人的吻合情况，不难推断出IBM4341机网格化程序必定也是一种以样条插值为核心技术的网格化方法。困扰多年的IBM4341机网格化程序的方法技术难解之谜终于被揭晓。从新疆某地区的应用情况还看到，双三次样条内插网格化方法的结果除了在精度细节和质量效果方面已达到IBM4341机网格化程序的水平，其网格化计算速度也远比后者快，计算该区290×468网格数据，双三次样条内插网格化程序在486微机上仅需6minCPU时间，而IBM4341机网格化程序在IBM4341机上则需近20minCPU时间才能完成。

图3　双三次样条内插网格化方法程序流程图

四、结论

通过新疆阿克苏等工区的实际应用和比较，可得出以下几点结论。

图4　新疆某地区双三次样条内插网格化航磁△T网格数据

图5　新疆某地区IBM4341机网格化航磁△T网格数据

1计算精度高　双三次样条内插网格化方法在网格化精度细节和质量效果方面已基本完全达到IBM4341机网格化程序的水平。

2计算速度快　双三次样条内插网格化程序的计算速度远比IBM4341机网格化程序快。

3计算点数多　双三次样条内插网格化程序允许参与计算的每条测线的测点数可多达20000或更多，而IBM4341机网格化程序则限制每条测线的点数不能超过9000。

4计算网格大　双三次样条内插网格化程序能计算的数据网格远比IBM4341机网格化程序大，前者可达2000×2000或更大，而后者有效网格仅为512×512。

5网格化前预处理　双三次样条内插网格化程序增加了网格化前对剖面测线数据全区整体去水平基值及进行空间域非线性滤波圆滑处理等功能。

6边部无外延　双三次样条内插网格化程序计算的网格数据边部基本无外延，而IBM4341机网格化程序由于采用了逐步增生法计算的网格数据边部则略有外延。

双三次样条内插网格化方法软件的研制成功使得微机高精度航空物探解释处理及成图系统的建立成为可能，为该系统的研制成功奠定了坚实的基础。目前该系统其它方面的工作也已基本完成，一些成果已逐步投入使用，从新疆等工区的应用情况看，效果均较满意。微机高精度航空物探解释处理及成图系统的研制完成，不仅能使航空物探（解释）处理及成图工作完全摆脱IBM4341机的瓶颈束缚，并且还带来较大的经济效益。

参考文献

1徐萃薇计算方法引论北京：高等教育出版社，1985

2汪柄柱快速样条函数插值网格化方法物化探计算方法技术，1996,18（4）

THE DEVELOPMENT AND APPLICATION OF THE SOFTWARE OF THE DOUBLE CUBIC SPLINE INTERPOLATED GRIDDING TECHNIQUE

Guo Zhihong

（Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center,Beijing 100083）

Abstract

Gridding is an important link in geophysical and geochemical data processingThe double cubic spline interpolated gridding technique suggested in this paper can relatively satisfactorily solve the gridding calculation problem of the aerogeophysical traverse type dataA calculation example for a certain area of Xinjiang proved this technique to be of high precision and calculation speedThe successful development of the software for the double cubic spline interpolated gridding technique has completely freed the aerogeophysi-cal data processing and mapping for Aerogeophysical Survey and Remote-Sensing Center from the restriction of the IBM 4341 computer,and laid a solid foundation for the high-precision aerogeophysical interpretation and processing on computer and the successful development of the mapping system

概述

本教程主要介绍了FLUENT的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用者在学习的同时积累相关的经验。本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT所使用的流场函数与变量的定义。

下面是各章的简略概括

第一部分：

l 开始使用：本章描述了FLUENT的计算能力以及它与其它程序的接口。介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。在本章中，我们给出了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。

l 使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助）

l 读写文件：本章描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。

l 单位系统：本章描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。

l 读和 *** 纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。本章还描述了非一致（nonconformal）网格的使用

l 边界条件：本章描述了FLUENT所提供的各种类型边界条件，如何使用它们，如何定义它们and how to define boundary profiles and volumetric sources

l 物理特性：本章描述了如何定义流体的物理特性与方程。FLUENT采用这些信息来处理你的输入信息。

第二部分：

l 基本物理模型：本章描述了FLUENT计算流体流动和热传导所使用的物理模型（包括自然对流、周期流、热传导、swirling、旋转流、可压流、无粘流以及时间相关流）。以及在使用这些模型时你需要输入的数据，本章也包含了自定义标量的信息。

l 湍流模型：本章描述了FLUENT的湍流模型以及使用条件。

l 辐射模型：本章描述了FLUENT的热辐射模型以及使用条件。

l 化学组分输运和反应流：本章描述了化学组分输运和反应流的模型及其使用方法。本章详细的叙述了prePDF的使用方法。

l 污染形成模型：本章描述了NOx和烟尘的形成的模型，以及这些模型的使用方法。

第三部分：

l 相变模拟：本章描述了FLUENT的相变模型及其使用方法。

l 离散相变模型：本章描述了FLUENT的离散相变模型及其使用方法。

l 多相流模型：本章描述了FLUENT的多相流模型及其使用方法。

l Flows in Moving Zones（移动坐标系下的流动）：本章描述了FLUENT中单一旋转坐标系，多重移动坐标系，以及滑动网格的使用方法。

l Solver的使用：本章描述了如何使用FLUENT的解法器（solver）。

l 网格适应：本章描述了explains the solution-adaptive mesh refinement feature in FLUENT and how to use it

第四部分：

l 显示和报告数据界面的创建：本章描述了explains how to create surfaces in the domain on which you can examine FLUENT solution data

l 图形和可视化：本章描述了检验FLUENT解的图形工具

l Alphanumeric Reporting：本章描述了如何获取流动、力、表面积分以及其它解的数据。

l 流场函数的定义：本章描述了如何定义FLUENT面板内出现的变量选择下拉菜单中的流动变量，并且告诉我们如何创建自己的自定义流场函数。

l 并行处理：本章描述了FLUENT的并行处理特点以及使用方法

l 自定义函数：本章描述了如何通过用户定义边界条件，物理性质函数来形成自己的FLUENT软件。

如何使用该手册

l 根据你对CFD以及FLUENT公司的熟悉，你可以通过各种途径使用该手册

对于初学者，建议如下：

l 为了对FLUENT的计算能力以及启动方式有所了解，最好是阅读“开始”这一章。本章为你提供了选择解形式的建议，同时为你提供了一个简单的自学教程，在该教程中我们使用FLUENT解决了一个简单的问题。

l 要想知道如何使用界面与远程控制，请参阅“使用界面”一章

l 读写文件的方法在“读写文件”一章

l 在开始解决问题之前我们需要输入网格，要想知道如何输入及检查网格请参阅“读与 *** 纵网格”一章。要想知道解适应过程，请参阅“网格适应”一章

l 选择物理模型请参阅“基本物理模型—动坐标系下的流动”

l 对于边界条件的信息请参阅“边界条件”一章。对于流体性质请参阅“物理特性”一章

l 设定解的参数请参阅“Using the Solver”一章

l 显示和分析结果请参阅“数据显示和数据报告界面的创建—-Alphanumeric Reporting”一章

l 检查FLUENT中流动变量的定义请参阅“流场函数定义”一章

l 关于FLUENT并行计算解请参阅“并行处理”一章

l 关于如何使用FLUENT的在线帮助请参阅“用户界面”一章

l 对于特定的问题和你所要使用的工具，请查阅相关内容的列表以及索引

对于有经验的使用者，建议如下：

如果你是一个有经验的使用者，只需要查找一些特定的信息，那么有三种不同的方法供你使用该手册。目录列表和主题列表是按程序顺序排列的，从而使你能够按照特定程序的步骤查找相关资料。本手册为你提供了两个不同的索引：一、命令索引，该索引为你提供特定了面板和文本命令的使用方法。二、分类索引，该索引为你提供了特定类别的信息（在线帮助中没有此类索引，只能在印刷手册中找到它）。

本手册的排版协定

为了方便用户的学习，本教程有几个约定成俗的排版协定。

l 在下拉菜单中进入控制面板的过程我们采用 "/"。例如, Define/Materials告诉我们在Define下拉菜单中选择Materials。

l 因尚未翻译完全，其它排版情况待定。

什么时候使用Support Engineer

Support Engineer能够帮助你计划你的CFD模型工程并为你解决在使用FLUENT中所遇到的困难。在遇到困难时我们建议你使用Support Engineer。但是在使用之前有以下几个注意事项：

l 仔细阅读手册中关于你使用并产生问题的命令的信息

l 回忆导致你产生问题的每一步

l 如果可能的话，请记下所出现的错误信息

l 对于特别困难的问题，保存FLUENT出现问题时的日志以及手稿。在解决问题时，它是最好的资源。

第一章 开始

本章对FLUENT做了大致的介绍，其中包括：FLUENT的计算能力，解决问题时的指导，选择解的形式。为了便于理解，我们在本章演示了一个简单的例子，该例子的网格文件在安装光盘中已准备好。

引言

FLUENT是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。它提供了完全的网格灵活性，你可以使用非结构网格，例如二维三角形或四边形网格、三维四面体/六面体/金字塔形网格来解决具有复杂外形的流动。甚至可以用混合型非结构网格。它允许你根据解的具体情况对网格进行修改（细化/粗化）。

对于大梯度区域，如自由剪切层和边界层，为了非常准确的预测流动，自适应网格是非常有用的。与结构网格和块结构网格相比，这一特点很明显地减少了产生“好”网格所需要的时间。对于给定精度，解适应细化方法使网格细化方法变得很简单，并且减少了计算量。其原因在于：网格细化仅限于那些需要更多网格的解域。

FLUENT是用C语言写的，因此具有很大的灵活性与能力。因此，动态内存分配，高效数据结构，灵活的解控制都是可能的。除此之外，为了高效的执行，交互的控制，以及灵活的适应各种机器与 *** 作系统，FLUENT使用client/server结构，因此它允许同时在用户桌面工作站和强有力的服务器上分离地运行程序。

在FLUENT中，解的计算与显示可以通过交互界面，菜单界面来完成。用户界面是通过Scheme语言及LISP dialect写就的。高级用户可以通过写菜单宏及菜单函数自定义及优化界面。

程序结构

该FLUENT光盘包括：FLUENT解算器；prePDF,模拟PDF燃烧的程序；GAMBIT, 几何图形模拟以及网格生成的预处理程序；TGrid, 可以从已有边界网格中生成体网格的附加前处理程序；filters (translators)从CAD/CAE软件如：ANSYS，I－DEAS，NASTRAN，PATRAN等的文件中输入面网格或者体网格。图一所示为以上各部分的组织结构。注意：在Fluent使用手册中 "grid" 和 "mesh"是具有相同所指的两个单词

图一：基本程序结构

我们可以用GAMBIT产生所需的几何结构以及网格（如想了解得更多可以参考GAMBIT的帮助文件，具体的帮助文件在本光盘中有，也可以在互联网上找到），也可以在已知边界网格（由GAMBIT或者第三方CAD/CAE软件产生的）中用Tgrid产生三角网格，四面体网格或者混合网格，详情请见Tgrid用户手册。也可能用其他软件产生FLUENT所需要的网格，比如ANSYS(Swanson Analysis Systems, Inc)、I-DEAS (SDRC)；或者MSC/ARIES,MSC/PATRAN以及MSC/NASTRAN (都是MacNeal-Schwendler公司的软件)。 与其他CAD/CAE 软件的界面可能根据用户的需要酌情发展，但是大多数CAD/CAE软件都可以产生上述格式的网格。

一旦网格被读入FLUENT，剩下的任务就是使用解算器进行计算了。其中包括，边界条件的设定，流体物性的设定，解的执行，网格的优化，结果的查看与后处理。

PreBFC和GeoMesh是FLUENT前处理器的名字，在使用GAMBIT之前将会用到它们。对于那些还在使用这两个软件的人来说，在本手册中，你可以参考preBFC和GeoMesh的详细介绍。

本程序的能力

FLUENT解算器有如下模拟能力：

l 用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场，它所使用的非结构网格主要有三角形/五边形、四边形/五边形，或者混合网格，其中混合网格有棱柱形和金字塔形。（一致网格和悬挂节点网格都可以）

l 不可压或可压流动

l 定常状态或者过渡分析

l 无粘，层流和湍流

l 牛顿流或者非牛顿流

l 对流热传导，包括自然对流和强迫对流

l 耦合热传导和对流

l 辐射热传导模型

l 惯性（静止）坐标系非惯性（旋转）坐标系模型

l 多重运动参考框架，包括滑动网格界面和rotor/stator interaction modeling的混合界面

l 化学组分混合和反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型

l 热，质量，动量，湍流和化学组分的控制体源

l 粒子，液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算，包括了和连续相的耦合

l 多孔流动

l 一维风扇/热交换模型

l 两相流，包括气穴现象

l 复杂外形的自由表面流动

上述各功能使得FLUENT具有广泛的应用，主要有以下几个方面

l Process and process equipment applications

l 油/气能量的产生和环境应用

l 航天和涡轮机械的应用

l 汽车工业的应用

l 热交换应用

l 电子/HVAC/应用

l 材料处理应用

l 建筑设计和火灾研究

总而言之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说，FLUENT是很理想的软件。对于不同的流动领域和模型，FLUENT公司还提供了其它几种解算器，其中包括NEKTON,FIDAP、POLYFLOW、IcePak以及MixSim。

FLUENT使用概述

FLUENT采用非结构网格以缩短产生网格所需要的时间，简化了几何外形的模拟以及网格产生过程。和传统的多块结构网格相比，它可以模拟具有更为复杂几何结构的流场，并且具有使网格适应流场的特点。FLUENT也能够使用适体网格，块结构网格(比如：FLUENT 4和许多其它的CFD结算器的网格)。FLUENT可以在2D流动中处理三角形网格和四边形网格，在3D流动中可以处理四面体网格，六边形网格，金字塔网格以及楔形网格（或者上述网格的混合）。这种灵活处理网格的特点使我们在选择网格类型时，可以确定最适合特定应用的网格拓扑结构。

在流场的大梯度区域，我们可以适应各种类型的网格。但是你必须在解算器之外首先产生初始网格，初始网格可以使用GAMBIT、 Tgrid或者某一具有网格读入转换器的CAD系统。

计划你的CFD分析

当你决定使FLUENT解决某一问题时，首先要考虑如下几点问题： 定义模型目标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使用什么样的边界条件？二维问题还是三维问题？什么样的网格拓扑结构适合解决问题？物理模型的选取：无粘，层流还湍流？定常还是非定常？可压流还是不可压流？是否需要应用其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化？是否使用缺省的解的格式与参数值？采用哪种解格式可以加速收敛？使用多重网格计算机的内存是否够用？得到收敛解需要多久的时间？在使用CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。当你计划一个CFD工程时，请利用提供给FLUENT使用者的技术支持。

解决问题的步骤

确定所解决问题的特征之后，你需要以下几个基本的步骤来解决问题：

1．创建网格

2．运行合适的解算器：2D、3D、2DDP、3DDP。

3．输入网格

4．检查网格

5．选择解的格式

6．选择需要解的基本方程：层流还是湍流（无粘）、化学组分还是化学反应、热传导模型等

7．确定所需要的附加模型：风扇，热交换，多孔介质等。

8．指定材料物理性质

8．指定边界条件

9．调节解的控制参数

10．初始化流场

11．计算解

12．检查结果

13．保存结果

14．必要的话，细化网格，改变数值和物理模型。

第一步需要几何结构的模型以及网格生成。你可以使用GAMBIT或者一个分离的CAD系统产生几何结构模型及网格。也可以用Tgrid从已有的面网格中产生体网格。你也可以从相关的CAD软件包生成体网格，然后读入到Tgrid或者FLUENT (详情参阅网格输入一章)。至于创建几何图形生成网格的详细信息清查月相关软件使用手册

第二步，启动FLUENT解算器

后面将会介绍第三到十四步详细 *** 作，下面的表告诉了我们哪一步需要什么软件

表一： FLUENT菜单概述

解的步骤

菜单

读入网格

文件菜单

检查网格

网格菜单

选择解算器格式

定义菜单（Define Menu ）

选择基本方程

定义菜单

材料属性

定义菜单

边界条件

定义菜单

调整解的控制

解菜单（Solve Menu ）

初始化流场

解菜单

计算解

解菜单

结果的检查

显示菜单（Display Menu）&绘图菜单（Plot Menu）报告菜单（Report Menu ）

保存结果

文件菜单

网格适应

适应菜单

启动FLUENT

UNIX和Windows NT启动FLUENT的方式是不同的，详细参阅相关介绍。不同的安装过程也是为了使FLUENT能够正确启动而设定的。

单精度和双精度解算器

在所有计算机 *** 作系统上FLUENT都包含这两个解算器。大多数情况下，单精度解算器高效准确，但是对于某些问题使用双精度解算器更合适。下面举几个例子：

如果几何图形长度尺度相差太多（比如细长管道），描述节点坐标时单精度网格计算就不合适了；如果几何图形是由很多层小直径管道包围而成（比如：汽车的集管）平均压力不大，但是局部区域压力却可能相当大（因为你只能设定一个全局参考压力位置），此时采用双精度解算器来计算压差就很有必要了。

对于包括很大热传导比率和（或）高比率网格的成对问题，如果使用单精度解算器便无法有效实现边界信息的传递，从而导致收敛性和（或）精度下降

在UNIX系统启动FLUENT有如下几个启动方法：

l 在命令行启动适当的版本；

l 在命令行启动，但是不指定版本，然后在面板上选择适当的版本；在命令行启动，但是不指定版本，然后读入case文件（或者case文件和数据文件）来启动适当的版本。

命令行启动适当版本：可以指定维度和精度：fluent 2d运行二维单精度版本；相应的fluent 3d；fluent 2ddp；fluent 3ddp都分别运行相应的版本。并行版本的启动请参阅相关的并行版本启动方法在此不予介绍。

在解算器的面板中指定版本

Figure 1:启动时的控制台窗口

在版本提示中健入2d、3d、2ddp或者3ddp启动相应版本。

如果是在图形用户界面（GUI）中启动适当的版本，请选择File/Run菜单，然后将会出现如下图所示的菜单，这样你就可以选择合适的版本了(你也可以在这个面板上启动远程机器上的FLUENT或者并行版本，详细的内容请参阅相关主题

Figure 2: FLUENT可以在选择结算器的面板上启动适当的版本

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