FLUENT论坛精华常见问题[1](12)

维看 作面积比，三维看作体积比。在二维有限元中，三角形单元应用的最早，近来四边形等 参元的应用也越来越广。对于二维三角形和四边形电源单元，常采用的插值函数为有La grange插值直角坐标系中的线性插值函数及二阶或更高阶插值函数、面积坐标系中的线 性插值函数、二阶或更高阶插值函数等。 对于有限元方法，其基本思路和解题步骤可归纳为 (1)建立积分方程，根据变分原理或方程余量与权函数正交化原理，建立与微分方程 初边值问题等价的积分表达式，这是有限元法的出发点。 (2)区域单元剖分，根据求解区域的形状及实际问题的物理特点，将区域剖分为若干 相互连接、不重叠的单元。区域单元划分是采用有限元方法的前期准备工作，这部分工 作量比较大，除了给计算单元和节点进行编号和确定相互之间的关系之外，还要表示节 点的位置坐标，同时还需要列出自然边界和本质边界的节点序号和相应的边界值。 (3)确定单元基函数，根据单元中节点数目及对近似解精度的要求，选择满足一定插值条 件的插值函数作为单元基函数。有限元方法中的基函数是在单元中选取的，由于各单元 具有规则的几何形状，在选取基函数时可遵循一定的法则。 (4)单元分析：将各个单元中的求解函数用单元基函数的线性组合表达式进行逼近；再将 近似函数代入积分方程，并对单元区域进行积分，可获得含有待定系数(即单元中各节点 的参数值)的代数方程组，称为单元有限元方程。 (5)总体合成：在得出单元有限元方程之后，将区域中所有单元有限元方程按一定法则进 行累加，形成总体有限

元方程。 (6)边界条件的处理：一般边界条件有三种形式，分为本质边界条件(狄里克雷边界条件 )、自然边界条件(黎曼边界条件)、混合边界条件(柯西边界条件)。对于自然边界条件， 一般在积分表达式中可自动得到满足。对于本质边界条件和混合边界条件，需按一定法 则对总体有限元方程进行修正满足。 (7)解有限元方程：根据边界条件修正的总体有限元方程组，是含所有待定未知量的封闭 方程组，采用适当的数值计算方法求解，可求得各节点的函数值。 有限体积法（Finite Volume Method）又称为控制体积法。其基本思路是：将计算区域 划分为一系列不重复的控制体积，并使每个网格点周围有一个控制体积；将待解的微分 方程对每一个控制体积积分，便得出一组离散方程。其中的未知数是网格点上的因变量 的数值。为了求出控制体积的积分，必须假定 值在网格点之间的变化规律，即假设 值 的分段的分布的分布剖面。从积分区域的选取方法看来，有限体积法属于加权剩余法中 的子区域法；从未知解的近似方法看来，有限体积法属于采用局部近似的离散方法。简 言之，子区域法属于有限体积发的基本方法。 有限体积法的基本思路易于理解，并能得出直接的物理解释。离散方程的物理意义，就 是因变量 在有限大小的控制体积中的守恒原理，如同微分方程表示因变量在无限小的控 制体积中的守恒原理一样。 限体积法得出的离散方程，要求因变量的积分守恒对任意一组控制体积都得到满足， 对整个计算区域，自然也得到满足。这是有限体积法吸引人的优点。有一些离散方法， 例如有限差分法，仅当网格

极其细密时，离散方程才满足积分守恒；而有限体积法即使 在粗网格情况下，也显示出准确的积分守恒。 就离散方法而言，有限体积法可视作有限单元法和有限差分法的中间物。有限单元法必 须假定 值在网格点之间的变化规律（既插值函数），并将其作为近似解。有限差分法只 考虑网格点上 的数值而不考虑 值在网格点之间如何变化。有限体积法只寻求 的结点值 ，这与有限差分法相类似；但有限体积法在寻求控制体积的积分时，必须假定 值在网格 点之间的分布，这又与有限单元法相类似。在有限体积法中，插值函数只用于计算控制 体积的积分，得出离散方程之后，便可忘掉插值函数；如果需要的话，可以对微分方程 中不同的项采取不同的插值函数。

\下面3个选项详细说明了采用雷诺应力模型解决时参数对模拟的影响：

Wall B.C.From K equation（从k方程求得的雷诺应力壁面边界条件）注意在近壁面处和远壁面处的k值通过不同方程求得；

Quadratic Pressure-Strain Model（二次压力应变模型）它适用于许多基本的流动，包括平面流，漩涡流和轴对称流，其准确性很高，很适合工程中复杂的流动情况，也可用于粘性表面流动。二次压力张力模

型用于壁面反射时不需要修正，但应注意，它不适用于粘性平面流动中强化壁面处理时的情况。注意它不能和Wall Reflection Effects或Enhanced Wall Treatment同时使用。

Wall Reflection Effect（壁面反射对雷诺应力的影响）：如果压力应变的默认模型使用的是雷诺应力模型，FLUENT将默认地把压力应变项中的壁面反射影响包含进来。对于低Re数的模拟，如果流动有多个壁面并且壁面曲率很大（例如，一个轴对称管或曲管），计算公式包含的壁面反射项将不可能提高雷诺应力模型预测的精度。

\Treatment\（近壁面处理）在FLUENT中对此提供两大类处理方法：近壁面方程法和近壁面模型；近壁面方程法不能解决受粘性力影响的区域（粘性力层及过渡层），可采用被称为“壁面方程”的半经验公式来解决，能够很好地修正湍流模型，从而解决壁面的存在对流动的影响；近壁面模型使壁面处受粘性力影响的区域也能用网格划分来解决。

对于大多数高雷诺数的流动，壁面方程法能充分节省计算资源，因为在近壁面粘性力影响区域，由于变量的变化太快，不需要解决，这种方法经济，实用而且很精确，很受欢迎，对于这种工业上的流动模拟，这是一个很好的方法。然而壁面方程法运用在低雷诺数流动区域却并不理想，其所依赖的壁面方程的假设不再成立，在这种情况下，需要用“近壁面模型”来解决粘性力影响区域的流动。

1.Standard Wall Functions（标准壁面函数）：FLUENT中的标准壁面