Fluent并行计算详解：流体传热模拟与应用

"本文档介绍了并行计算环境在fluent软件中的应用，重点在于理解和掌握fluent软件在流体传热计算中的强大功能和使用步骤。文档由云和明博士在山东大学空间热科学中心讲解，涵盖了fluent软件的基本信息、主要应用领域、解决问题的能力以及进行流体分析的具体流程。" 在并行计算环境中，fluent软件被用于解决复杂的流体动力学问题。硬件环境采用IBM RS/6000 SP高性能并行计算系统，由4个高节点组成，每个节点配备16个主频375M的PowerPC CPU和共享的16G内存，以及内置硬盘和RAID5配置的磁盘阵列，提供高速数据交换和大量存储。软件环境基于AIX4.3操作系统，使用MPICH并行环境和Starhpc并行求解器。 fluent软件是一款基于有限容积法的流体传热计算工具，被全球广泛应用于航空航天、汽车工程、空调供热、流体机械等多个领域。其强大功能包括解决各种流动问题，如内流、外流、气缸内的流动、高速空气动力学、燃烧问题等，并能处理流体和固体的共轭传热以及耦合问题，例如动网格技术在模拟水流冲击或鸟类翅膀扇动过程中的应用。 使用fluent软件进行流体分析主要包括以下步骤： 1. 提出问题和分析问题：明确流动性质（层流/紊流、单相/多相流、可压/不可压等）和流体属性（牛顿流体或非牛顿流体）。 2. 建立数学模型：运用N-S方程、Boltzmann方程等进行建模。 3. 创建几何模型：利用gambit建立几何模型，划分网格，施加边界条件。 4. 导入fluent：进行网格检查，设定流体属性，设置求解策略。 5. 求解：监控迭代残差曲线的收敛性，调整参数以优化求解。 6. 结果显示：获取温度、速度、压力等结果。 7. 数据处理：使用origin、excel、tecplot等工具对数据进行进一步分析和可视化。 学习fluent软件不仅需要掌握软件操作，还应理解相关流体力学理论和数值方法，以便正确设置模型参数，确保计算的准确性和可靠性。通过fluent，可以进行详细的流场分析，如电子计算机机箱的热分析、动脉血管脉动流的模拟、搅拌机的速度流线图等，这些都展示了fluent在实际工程和科学研究中的广泛应用价值。