揭秘Fluent核心原理：构建流体仿真知识体系


参考资源链接：[FLUENT6.3使用手册：Case和Data文件解析](https://wenku.csdn.net/doc/10y3hu7heb?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 流体仿真的基本概念和原理

流体仿真在工程设计和科学研究中扮演着至关重要的角色。其基本原理是通过数值计算和算法模拟流体运动和热量传递的现象，它允许工程师在没有实际进行物理实验的情况下预测和分析流体行为。

## 1.1 流体仿真中的数学模型
数学模型是流体仿真的核心，包括控制流体运动的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)方程。这一系列偏微分方程描述了流体的速度、压力、密度和温度等物理量的变化。

## 1.2 物理模型与边界条件
在实际应用中，需要根据具体问题建立物理模型，并设定适当的边界条件。例如，入口边界、出口边界、壁面边界等，这些都是流体仿真的重要组成部分，直接影响仿真的准确性。

## 1.3 数值解法与计算网格
为了解上述微分方程，必须采用数值方法将其离散化，并在计算域上生成适当的网格。有限差分法、有限体积法和有限元法是常用的数值解法，它们将复杂的连续模型转换为可计算的离散模型。

通过本章的介绍，我们为读者建立起了流体仿真的基础理论框架，为后续章节中Fluent软件的具体应用打下了坚实的基础。在接下来的章节中，我们将详细探讨如何使用Fluent软件进行流体仿真的具体步骤。

# 2. Fluent软件的安装和配置

## 3.1 安装Fluent软件的先决条件
安装Fluent之前，确保计算机系统满足以下条件：

- 操作系统：Windows 10专业版或更高版本，或者支持的Linux发行版。
- 处理器：至少四核处理器，推荐使用更高核心数以提高计算效率。
- 内存：16GB RAM或更多，具体取决于模拟的复杂性。
- 硬盘空间：至少需要10GB的可用磁盘空间。
- 显卡：支持OpenGL 3.3及以上版本的显卡。

### 3.1.1 安装Fluent软件的步骤

1. **下载软件包**
- 购买Fluent后，登录ANSYS客户门户网站下载安装包。

2. **检查系统兼容性**
- 运行“systemcheck”工具检测系统是否满足软件安装要求。

3. **安装前的准备**
- 确保安装包完整，没有错误或丢失文件。
- 如果有必要，关闭所有正在运行的程序。

4. **开始安装**
- 双击安装程序图标，启动安装向导。
- 遵循安装向导的指示进行安装。

5. **激活软件**
- 安装完成后，需要激活软件以使用全部功能。

### 3.1.2 安装Fluent软件的实践操作

下面是一个Fluent安装的实践操作流程：

1. **登录ANSYS客户门户网站**
- 从浏览器访问并登录到您的客户门户账户。

2. **下载Fluent软件包**
- 在软件部分找到Fluent软件并下载最新版本的安装包。

3. **系统兼容性检查**
- 运行系统检查工具，并确保报告没有任何问题。

4. **启动安装向导**
- 找到下载的安装包并双击打开。
- 选择需要安装的组件，通常选择“Fluent”和“Fluent Launcher”。

5. **安装过程**
- 根据提示选择安装路径和用户配置文件。
- 请耐心等待，直到安装向导提示完成。

6. **软件激活**
- 启动Fluent Launcher，选择产品并按照指示输入许可证信息进行激活。

### 3.1.3 安装过程中的常见问题和解决方案

在安装Fluent的过程中，可能会遇到以下问题及其解决方案：

- **问题：安装程序无法找到许可证服务器。**
- **解决方案：** 确保许可证服务器正在运行，并且网络连接正常。

- **问题：安装路径包含非ASCII字符。**
- **解决方案：** 更改安装路径，仅使用ASCII字符。

- **问题：无法激活软件。**
- **解决方案：** 检查许可证文件是否正确，确保网络可以连接到ANSYS服务器。

## 3.2 配置Fluent软件

### 3.2.1 配置软件环境变量

安装Fluent后，配置环境变量是确保软件正常运行的关键步骤：

1. **设置系统变量**
- 找到“系统属性”并点击“环境变量”按钮。
- 在“系统变量”区域添加或编辑变量，例如`ANSYS_FLUENT_LICENSE_FILE`，其值为许可证文件的位置。

2. **验证环境变量**
- 使用命令提示符或终端来检查是否正确设置了环境变量。

### 3.2.2 配置Fluent软件的实践操作

实践中配置Fluent环境变量的操作步骤如下：

1. **打开“系统属性”对话框**
- 右键点击“此电脑”或“我的电脑”，选择“属性”。
- 点击“高级系统设置”进入“系统属性”。

2. **添加环境变量**
- 在“系统属性”对话框中，点击“环境变量”按钮。
- 在“系统变量”区域，点击“新建”，并输入变量名与变量值。

3. **验证设置**
- 打开一个新的命令提示符或终端窗口。
- 使用`echo %ANSYS_FLUENT_LICENSE_FILE%`命令检查变量是否正确。

### 3.2.3 配置Fluent软件的高级设置

1. **修改用户配置文件**
- 在Fluent Launcher中，选择“选项”来修改配置，如内存使用限制等。

2. **自定义Fluent工作目录**
- 通过设置工作目录来组织仿真项目文件。

3. **设置宏和快捷键**
- 通过Fluent Launcher创建宏和快捷键以提高工作效率。

### 3.2.4 定制Fluent软件的实践操作

在Fluent Launcher中，可以进行如下的定制化操作：

1. **修改工作目录**
- 在Fluent Launcher中，浏览选择一个新的工作目录。

2. **创建宏**
- 在“选项”中定义宏，以自动化重复任务。

3. **设置快捷键**
- 通过“快捷键”选项分配快捷键。

### 3.2.5 配置Fluent软件的测试和验证

完成配置后，需要进行测试和验证以确保Fluent软件配置正确：

1. **启动Fluent**
- 打开Fluent Launcher，启动Fluent。

2. **打开测试案例**
- 在Fluent中打开一个测试案例，进行基本操作，如网格检查、求解器设置等。

3. **检查输出**
- 检查模拟的输出结果，确保无错误或警告信息。

完成这些步骤后，您就可以确认Fluent软件已正确安装和配置，并准备好进行实际的仿真工作。

# 3. Fluent的网格生成和模型设置

## 3.1 网格生成的理论和实践

### 3.1.1 网格生成的理论基础

在流体仿真领域，网格生成是构建计算域的第一步，也是至关重要的一步。网格（Mesh）是将连续的计算域划分为有限个小单元的过程，这些小单元通常是多边形或多面体，它们的集合构成了一张网，用来近似表示流体的几何特征和物理性质。网格的类型、质量、密度和分布直接影响到仿真的精度和计算效率。

常见的网格类型包括结构网格和非结构网格。结构网格（如四边形、六面体网格）具有规则的排列方式，便于编程和计算；而非结构网格（如三角形、四面体网格）则提供了更大的灵活性，适合处理复杂的几何形状。

网格生成理论中，还需考虑网格的密度分布，即在流体梯度变化较大的区域，应生成更细密的网格以提高仿真精度；在梯度变化较小的区域，则可以使用较稀疏的网格来节省计算资源。网格划分中的这种自适应性是通过控制网格尺寸的局部变化来实现的。

### 3.1.2 网格生成的实践操作

在实践中，网格生成通常会使用专业的仿真软件进行，比如ANSYS Fluent。以下是在Fluent中进行网格生成的基本操作步骤：

1. 打开ANSYS Workbench并加载相应的模块。
2. 选择合适的几何模型，并导入到Fluent模块中。
3. 对几何模型进行预处理，比如修复小孔洞、锐角等，为网格生成做准备。
4. 进行网格划分，根据模型的复杂性选择合适的网格生成策略。
5. 调整网格参数，如网格尺寸、边界层网格设置、网格扩张比率等，确保在关键区域的网格足够精细。
6. 进行网格质量检查，评估网格的合理性，如检查网格的扭曲度、长宽比、尺寸等。
7. 最终生成网格，并导出网格文件供Fluent求解器使用。

下面展示一个简单的ANSYS Fluent网格划分的代码块示例：

# ANSYS Fluent网格划分示例代码
# 此代码通过fluent meshing命令行工具进行网格划分

fluent 3ddp -g -t1 -ssh -i input_file.cas

# 参数解释：
# 3ddp - 使用三维、双精度、双核并行计算模式
# -g - 运行在图形模式
# -t1 - 使用单个CPU核心
# -ssh - 使用安全Shell进行远程计算（如果需要）
# -i - 执行指定的输入文件

执行上述脚本后，会启动Fluent Meshing工具，它将根据提供的几何文件（input_file.cas）进行网格生成。这个过程是自动化的，但用户也可以手动调整各种参数来优化网格。

## 3.2 模型设置的理论和实践

### 3.2.1 模型设置的理论基础

在流体仿真中，模型设置是定义仿真实验的第二步，它包括了物理模型、边界条件、材料属性和初始条件等多个方面。合理的模型设置是保证仿真实验准确性的关键。

物理模型是指选择合适的数学方程来描述流体运动。常见的物理模型包括但不限于：不可压缩流体模型、可压缩流体模型、多相流模型、湍流模型等。选择哪种模型取决于仿真的具体需求和流体的特性。

边界条件定义了计算域的边界上流体的流动状态。常用的边界条件类型包括速度入口、压力出口、壁面、周期性边界、对称边界等。不同的边界条件对仿真结果的影响显著。

材料属性包括流体的密度、粘度、热导率等，这些属性是影响流体流动和传热过程的关键参数。初始条件则定义了仿真的起始状态，包括流速、压力、温度等。

### 3.2.2 模型设置的实践操作

在Fluent中进行模型设置的实践操作步骤如下：

1. 启动ANSYS Fluent软件。
2. 在主界面选择对应版本的求解器，如压力基求解器或密度基求解器。
3. 导入上一节生成的网格文件。
4. 设置物理模型，例如选择流体类型（不可压缩、可压缩）和湍流模型（如k-epsilon、k-omega SST）。
5. 定义材料属性，这包括选择流体（如水、空气等）和设置其物理性质。
6. 设置边界条件，根据实验要求设定不同的边界类型和参数。
7. 初始条件的设置，如果需要可以从特定的瞬态状态开始模拟。

下面展示一个在Fluent中进行边界条件设置的代码块示例：

# Fluent边界条件设置示例代码
# 假设我们已经加载了网格，并在Fluent中设置好了物理模型

# 定义边界条件
边界类型 = 入口/出口/壁面
速度入口速度 = 10 m/s
压力出口压力 = 1 atm
壁面温度 = 300 K

# 边界条件应用命令
/define/boundary-conditions/set/边界类型 入口
/define/boundary-conditions/set/速度 入口速度
/define/boundary-conditions/set/边界类型 出口
/define/boundary-conditions/set/压力 出口
/define/boundary-conditions/set/边界类型 壁面
/define/boundary-conditions/set/温度 壁面温度

# 参数解释：
# 入口/出口/壁面 - 分别代表不同的边界类型
# 速度入口速度 - 入口处流体的速度
# 压力出口压力 - 出口处的压力值
# 壁面温度 - 壁面处的温度值

在实际操作中，用户需要根据仿真的具体需求来调整这些参数。这个示例代码展示了如何在Fluent的命令行界面中设置边界条件。这些命令将直接影响仿真的结果。

以上就是Fluent网格生成和模型设置的理论与实践操作的介绍。下一章，我们将深入探讨Fluent的求解器设置和模拟运行的理论与实践内容。

# 4. Fluent的求解器设置和模拟运行

## 4.1 求解器设置的理论和实践

### 4.1.1 求解器设置的理论基础

在流体动力学的模拟中，求解器是一个关键的组件，它负责根据所选的数值方法和算法来求解控制方程。在Fluent中，根据流动问题的特性，如不可压缩流动、可压缩流动、层流或湍流，求解器的选择将直接影响到计算的效率和准确性。

对于不可压缩流动，常用的求解器是压力基求解器，它采用SIMPLE算法来联立压力-速度场。当处理可压缩流动，特别是超音速或高超音速流动时，求解器则可能需要切换到密度基算法。

湍流模型的选择也是求解器设置中的一个重要方面。常用的湍流模型有k-ε、k-ω和大涡模拟（LES）等，它们各自有适用的流动类型和工程应用范围。正确选择模型对于获取可信的仿真结果至关重要。

### 4.1.2 求解器设置的实践操作

打开Fluent软件后，首先需要加载之前设置好的网格文件。确保网格质量满足求解要求，然后进行求解器的配置。以下是设置求解器的具体步骤：

1. 在Fluent的主界面上，选择求解器类型。对于不可压缩流动，选择压力基求解器；对于可压缩流动，选择密度基求解器。
2. 根据流动类型选择合适的湍流模型。例如，对于高雷诺数的湍流流动，可以选择标准的k-ε模型。
3. 设置边界条件，包括速度入口、压力出口、壁面条件等。
4. 定义初始场，即流场的初始猜测值，这有助于加快收敛速度。

接下来，进入求解器参数设置界面，进行以下操作：

1. 选择压力和速度的耦合算法，如SIMPLE算法。
2. 设置亚松弛因子，以控制解的收敛速率和稳定性。
3. 定义求解器的停止标准，比如残差下降到某个阈值时停止迭代。

通过上述步骤，即可完成Fluent求解器的基本设置，并准备进入模拟运行阶段。

## 4.2 模拟运行的理论和实践

### 4.2.1 模拟运行的理论基础

模拟运行阶段是整个流体仿真的核心，它涉及到连续性方程、动量方程、能量方程以及湍流模型方程的数值求解。在这个阶段，流场的参数逐渐调整，直至收敛到一个稳定的解。

求解过程中，为了保证解的稳定性和收敛性，采用迭代方法逐步逼近精确解。迭代过程中，根据流场参数的更新，不断调整场的物理量，直到整个流场满足给定的收敛标准。

在迭代过程中，对残差的监视非常重要，残差反映了求解过程中解的更新情况。残差的快速下降表明流场正在迅速收敛到稳定的解。收敛速度和稳定性受到网格质量、物理模型选择、边界条件设置、初始场定义以及求解器参数设置等多种因素的影响。

### 4.2.2 模拟运行的实践操作

在Fluent中开始模拟运行的步骤如下：

1. 点击"Solution"菜单，选择"Controls"，在弹出的对话框中对求解器的参数进行微调。
2. 在"Iterate"面板上设置迭代次数，这可以是一个固定的迭代次数，也可以是残差下降到特定水平。
3. 开始迭代计算。Fluent将开始求解流场方程，并在每个时间步或迭代步更新流场参数。
4. 在迭代过程中，实时监控残差曲线和流场参数变化，如压力、速度等。
5. 如果流场收敛，即残差达到预设的标准，停止迭代；如果不收敛，需要检查设置并调整。

下面是一个Fluent中迭代计算的简单代码示例：

/define/models/viscous
viscous-laminar
/solve/initialize/initialize-flow
/solve/iterate 1000

在这段代码中，我们首先设置了流动模型为层流，随后初始化流动场，并启动1000次迭代计算。对于每个迭代步，Fluent都会输出当前残差和流场参数，允许用户实时监控解的进展。

在迭代完成后，可能需要进行后处理分析，以确保仿真结果符合预期，同时可以进一步优化计算设置。

通过以上介绍，我们已经基本理解了求解器设置和模拟运行的理论和实践操作。在下一章节中，我们将深入了解如何处理Fluent仿真结果，包括后处理的理论和实践，以及如何进行结果分析。

# 5. Fluent仿真结果的后处理和分析

## 5.1 后处理的理论和实践

### 5.1.1 后处理的理论基础

后处理是仿真流程中至关重要的一个环节，它涉及到如何将Fluent求解器得到的大量数据转化为有用信息的过程。这一阶段的目标是通过图形化或数字的方式清晰地展示仿真结果，帮助工程师直观理解流体流动和热传递等物理过程。这通常包括等值线图、矢量图、云图、迹线、流线等可视化技术，以及数据提取、报告生成等操作。

后处理技术可以分为两种：一种是基于图形的可视化后处理，例如利用Fluent自带的图形后处理工具Post；另一种是基于数据的后处理，比如使用第三方软件如Tecplot等，来对模拟数据进行更深入的分析和后处理。

在处理后数据时，重要的是要理解数据的来源和它们所代表的物理含义。例如，压力云图和速度矢量图分别展示了流体静压和动态速度的分布，这些信息对于理解和改进设计至关重要。

### 5.1.2 后处理的实践操作

在实际操作中，进入Fluent的后处理界面，通常会先使用`Display`菜单项对结果进行可视化设置。例如，我们可以使用`Contour`功能来绘制压力、温度等物理量的等值线图，使用`Vector`功能来绘制速度矢量，以此直观展示流场特性。

接下来，通过`Plot`菜单可以创建图表来展示如压力、温度随位置变化的曲线图。此外，`Pathline`和`Streamline`功能可以用来分析和展示流体路径，这对于理解流动动态非常有帮助。

最后，`Reports`菜单用于生成各种报表，这包括了模型中的全局信息如升力、阻力等，以及定义的任何监测点或区域的详细信息。所有这些信息可以输出为图表或数据文件，以便进行进一步分析。

### 代码块展示

/* 示例：Fluent中设置等值线图的TUI命令 */
/pause
/define/contours
/define/contours/fields... pressure
/define/contours/contours... 10
/define/contours/execute

以上代码块展示了如何在Fluent中使用TUI（Text User Interface）命令来设置压力场的等值线图，其中`pressure`是等值线的物理量，`10`是绘制等值线的数量。这些命令后会绘制出10条等值线，帮助用户理解压力分布。

### 5.1.3 后处理中的数据提取和报告

在数据提取和报告阶段，工程师可以通过定义监测点（Monitor Points）或区域（Surfaces）来收集特定位置或区域的仿真数据。例如，可以在潜在的高温区域定义监测点来追踪温度随时间的变化。

通过`Define -> Monitors -> Surface...`菜单项，用户可以定义一个表面，然后使用`Reports -> Surface Integrals`来计算该表面的积分值，比如压力积分或质量流量等。对于特定的监测点，Fluent同样提供了计算监测点上的数据变化的功能。

在获得这些数据后，可以使用Fluent的报告功能将它们整理成报表。此外，用户还可以导出数据到CSV或Excel文件中进行进一步的分析和处理。

## 5.2 结果分析的理论和实践

### 5.2.1 结果分析的理论基础

仿真结果分析的目的是为了从仿真数据中提取出有意义的结论，并为产品设计或过程优化提供依据。这涉及到识别问题区域、验证设计假设、预测性能和指导实际实验等。结果分析通常依赖于一系列定性和定量的技术。

在定性分析中，工程师通常依赖于可视化手段来理解流场的总体行为，如分离流、回流、湍流强度等。而定量分析则涉及到具体的数值计算，比如计算流体通过某个截面的总质量流量，或者某个部件的压降等。

此外，敏感性分析也很重要，它可以帮助确定哪些参数对于系统的性能影响最大。通过改变一个或多个输入参数，工程师可以观察系统输出的变化，从而了解系统对不确定性的响应。

### 5.2.2 结果分析的实践操作

在实践中，首先进行的是基本的数据分析。例如，工程师可以通过`Display`菜单下的`Flux Reports`来检查流动是否已经收敛。此外，可以使用`Graphics and Animations`选项下的`Animation`功能来创建动画，这有助于理解随着时间变化的动态过程。

接下来，可以使用`Reports`菜单下的`Flux Reports`来计算流经特定表面的流体质量流量、动量流量、能量流量等。为了进行更深入的分析，可以使用`Derived Values`功能计算如阻力系数、升力系数等。

此外，使用`View/Plot -> XY Plot...`可以创建XY图，这在评估参数之间的关系以及进行敏感性分析时非常有用。例如，通过XY图可以分析不同速度下的压力损失，从而了解流体速度对压力损失的影响。

### 代码块展示

/* 示例：Fluent中获取表面积分报告的TUI命令 */
/surface... define surface area of interest
/reports/surface-integration report... pressure
/reports/surface-integration report... mass-flow-rate
/reports/surface-integration report/execute

上述代码块表示在Fluent中通过TUI命令获取一个特定表面的面积积分报告，以及该表面处的压力和质量流量。这可以帮助我们理解流体在该表面处的行为。

## 5.2.3 结果验证和优化建议

当仿真结果与预期或实验数据有出入时，需要进行结果验证。工程师需要检查网格质量、边界条件、物理模型以及求解器设置等是否合理。如果必要，可能需要重复仿真流程来调整和优化仿真模型。

在确定仿真设置正确无误后，结果分析阶段的另一个重要任务是提供基于结果的优化建议。例如，如果压力降过大，可能需要对设计进行修改，以减少流阻。如果发现流动分离，可能需要添加稳定装置或改变表面粗糙度。

### 表格展示

| 分析类型 | 目的 | 方法 | 应用示例 |
|-----------|------|-------|-----------|
| 定性分析 | 理解流场特征 | 等值线图、矢量图 | 确定高温区域或高压力区 |
| 定量分析 | 获得精确数据 | 表面积分、监测点数据 | 计算总质量流量、能量损失 |
| 敏感性分析 | 理解系统对变化的响应 | XY图、参数扫描 | 探索不同速度下的压力损失 |
| 结果验证 | 验证仿真准确性 | 对比实验数据、网格无关性检查 | 确保仿真结果的可靠性 |
| 优化建议 | 提高设计效率 | 修改设计参数、改进设计 | 减少压力降、防止流动分离 |

以上表格总结了在Fluent仿真结果分析中常见的分析类型，以及它们的目的、常用方法和一些实际应用示例。通过这些方法，可以确保仿真结果的可靠性和准确性，进而为实际设计提供支持。

# 6. Fluent仿真的高级应用和案例分析

Fluent仿真软件作为计算流体动力学（CFD）领域的重要工具，其高级应用可以大幅提高仿真的精度和效率，案例分析则可以提供实际问题的解决思路和方法。本章将探讨Fluent仿真的高级应用技巧和具体案例分析。

## 6.1 高级应用的理论和实践

### 6.1.1 高级应用的理论基础

高级应用通常涉及到更复杂的物理模型、多相流仿真、动网格技术、以及自定义函数（UDF）的编写等。掌握这些高级功能，可以帮助我们解决更为复杂和特殊的问题。例如，多相流仿真允许我们模拟涉及不同流体（如气液两相）的流动问题，而动网格技术则适用于模拟结构变形下的流体行为。

### 6.1.2 高级应用的实践操作

在实际操作中，启用高级功能之前，我们需要先对Fluent软件进行设置，以确保能够使用这些高级特性。以下是一个简单的示例，演示如何在Fluent中启用多相流仿真。

// 定义多相流模型
define/models/multiphase

在Fluent的GUI中，我们通过以下步骤来设置多相流：

1. **模型设置** -> **多相模型** -> 选择“VOF”模型。
2. **材料** -> 添加或修改流体材料，确保两相材料已被定义。
3. **边界条件** -> 设置适当的边界条件，比如压力入口、压力出口、壁面等。
4. **初始化** -> 通过界面上的“Patch”操作，初始化流体的分布。
5. **求解器设置** -> 选择合适的离散化方案和求解策略。
6. **迭代求解** -> 运行迭代，直到收敛。
7. **后处理** -> 分析结果，可能需要特别注意两相界面的捕捉和显示。

## 6.2 案例分析

### 6.2.1 典型案例的分析

一个典型的案例是汽车外流场的模拟。在这个案例中，我们需要模拟汽车在行驶过程中周围的空气流动情况。这个案例的关键是准确地模拟出复杂的流动分离和涡流现象。

### 6.2.2 案例的实践操作和经验总结

实际操作步骤如下：

1. **几何模型的准备**：首先，在CAD软件中构建汽车的几何模型，并导入到Fluent中。
2. **网格划分**：根据模型的复杂度和流场特性，选择合适的网格类型和划分策略，确保在汽车表面和尾部产生高质量的边界层网格。
3. **边界条件的设定**：设定正确的流体属性，如密度、粘度，以及入口、出口和壁面等边界条件。
4. **求解器参数的选择**：选择合适的求解器参数，包括压力-速度耦合算法、收敛标准等。
5. **迭代计算**：执行计算并监控残差和监视器的收敛情况。
6. **结果分析与验证**：分析结果数据，验证与实验或理论数据的一致性，并对不符合预期的部分进行调整。

通过以上案例，我们可以总结出几个关键点：

- 网格质量对结果影响巨大，特别是在边界层区域。
- 高级模型设置（如多相流）可以大幅提升仿真的准确性，但计算成本也相对较高。
- 实际案例中，需要进行多次迭代，仔细调整和验证模型设置，以获得可靠结果。

本章内容涵盖了Fluent仿真软件的高级应用技巧及其在实际案例中的应用分析，旨在帮助读者在处理复杂仿真任务时，能够更加得心应手地运用Fluent软件，以解决实际工程问题。