(2)非结构化网格论文网
非结构化网格同样作为一种常见的基础网格类型,在现在的实际模拟中发挥着越来越重要的作用,不同于结构网格,在非结构网格模型中,几何模型边或棱上的网格结点是由用户自身设定的,用户可以根据自身对网格划分的需要,自己控制对其节点的疏密程度。其目的就是为了弥补结构性网格对于复杂的几何结构不能相适应,网格生成较为困难的缺点的补足。由于没有了相对应边或棱的网格节点对应的要求,非结构化网格的自由度非常高,每个网格都是自由独立的。在较为复杂的工况条件下使用可以很好的表现出其优势。同样,由于非结构化网格的高自由度,使得网格的质量可能偏差,计算时占用的资源也较多,结果可能不够精确。
(3)混合网格
混合网格,顾名思义就是将结构化网格和非结构化网格混合使用的网格类型。其同时包含了结构与非结构化的网格的优点,能够使计算快速并且剔除掉质量差的网格同时适应较为复杂的几何模型。在日常应用中,由于网格的几何算法较难掌握,需要用户能有一定的CFD软件应用的基础能力。
2。1。2 Fluent软件介绍及几种常见的湍流模型
Fluent作为国际上较为流行的商用CFD软件包,其应用范围相当的广泛,包括航空航天、建筑内流场、汽车船舶设计等方面都可以应用其进行模拟。Fluent软件应用多重网格加速收敛的技术,通过其丰富的物理模型带来的多种求解方法进行求解计算,使得所得的计算结果具有很高的计算精度。Fluent的求解范围相当广泛,从不可压缩流体到高度可压缩流体这一巨大范围内的复杂流动都可以进行模拟,这得益于其先进的数值技术和前后期处理软件的强大。
可以看出,Fluent软件具有适应面广、高效省时、稳定性好精度高等优点。Fluent软件针对各个不同的工况有不同的模型与之相对应,例如自然对流、层流、紊流等流体模型来研究计算流体的流动和热传导模型。多相流模型和反应流模型来针对燃烧,化学反应等工况。Fluent软件不仅仅是其本身一个软件,它具有相当高的兼容性,可以计算不同程序语言下的案例,同时,其还包含了一系列相关的软件对其本身进行技术支持,如工程设计软件FloWizard、面向特定专业应用的ICEPAK等,使得该软件在处理不同工况的时候能够合理选用模型,使计算变得高效省时。而Fluent软件提供了相当多的算法,用户可以根据自身的实际需要并联系工作条件选择合适的数值模拟算法。如果对于数据感到不精确,可以使用另一套模拟算法进行验证,以此来提高计算的精确程度。
下面介绍几种Fluent中较为常用的几种算法,常见的有Inviscid理想无黏气体模型,这种模型计算较快但是误差也较大;Laminar算法模型是层流流动模型;
(1)Spalart-Allmaras模型
Spalart-Allmaras模型是一个相对简单的单方程低雷诺数的模型,适合应用于研究壁面受到限制的流体的流动问题,由于其模型的运输变量在近壁面处的梯度较小,因此受到网格粗糙造成的误差也较小,可以适应于网格状况粗糙的计算流体粘度的模拟工况[15]。但从计算的角度考虑,其是所有算法中最经济的一种模型。
(2)k-epsilon湍流模型分为3种模型,a。 标准的k-ε模型,b。 RNG k-ε模型,c。 可实现的k-ε模型。其3种模型都是适合数值模拟完全的湍流,其包含了两个未知量,湍流的流动动能k及湍流耗散率ε。湍流动能输运方程是通过精确的方程推导计算得到,耗散率方程是通过物理模型推理得到,数学层面上模拟相似原型方程得到的。该算法作为经验推导形式获得,针对不同的工况,需要对方程本身进行修正。即便如此,该算法在工程实际应用上也最为广泛。