FLUENT：复杂流热问题的强大工具，自适应网格生成与应用详解

FLUENT是一款专门用于解决复杂几何条件下流动和传热问题的高级计算机程序。它的核心优势在于其无结构网格生成技术，能够简化对复杂几何体的处理，使得计算过程变得更加便捷。FLUENT支持多种网格类型，包括二维的三角形和四边形网格，以及三维的四面体、六面体和混合网格。这种自适应网格功能尤其适合处理梯度显著的流场，如自由剪切流和边界层问题，通过智能地在需要的地方细化网格，既保证了精度又节省了计算资源。 FLUENT软件包由几个关键组件组成：FLuent解法器负责核心的数值求解；prePDF用于模拟PDF燃烧过程；GAMBIT是网格生成工具，用于设定几何形状并生成二维和三维网格；TGrid则提供额外的功能，例如将边界网格转化为体网格。此外，还有Filters（Translators）用于转换其他软件生成的网格以便于FLUENT处理，支持与ANSYS、I-DEAS、NASTRAN、PATRAN等众多主流CAD/CAE程序的集成。 FLUENT广泛应用于多种流体动力学场景，包括但不限于： 1. 不同类型的流动问题：无论是可压缩还是不可压缩，稳态还是瞬态，无粘流、层流、湍流都得到支持。 2. 物理模型涵盖广泛：涉及牛顿流体和非牛顿流体，以及对流换热、导热与辐射换热。 3. 多种坐标系模拟：包括惯性坐标系、非惯性坐标系和多运动坐标系。 4. 化学反应与混合：处理化学组分的传递和反应。 5. 流体与能量传递：处理热量、质量、动量和化学组分的源项。 6. 稀疏相流动模拟：如颗粒、水滴、气泡等的Lagrangian轨道模型。 7. 多孔介质和一维热交换器性能分析。 8. 两相流问题，以及复杂表面形状下的自由表面流动。 9. 对于二维和三维问题，FLUENT提供了清晰的网格划分，如图1－1所示的基本控制体形状。 使用FLUENT解决问题的步骤包括确定几何形状，利用GAMBIT生成相应的网格，设定物理模型（如边界条件和流体特性），进行计算，最后对结果进行后处理。这款强大的工具在航空航天、能源、汽车工程、化工等多个领域中发挥着至关重要的作用，是现代流体力学和传热研究的得力助手。