【CFD小贴士】Fluent后处理设置常见问题
1.Q：在Ansys Fluent 2019 R3里，如何监测周期性边界的压力梯度，并将其作为优化参数？
A：
（1）先把周期性边界设置为质量入口，然后在模型树下右键单击Solution→Monitors→Report File-New...则出现如下对话框，选中后点击OK即可。
（2）按照如下操作，即可把周期性边界的压力梯度设置为优化参数，在workbench下做DOE。
2.Q：用Adjoint Sover，为何adjoint中通过observable value 读出来的pressure drop与通过surface integrals 得到的压降不一样？
具体如下图。
A：伴随求解给的是总压差，而上图计算的是静压差，而且是基于质量平均的静压差。应该读取基于面积平均的总压差，这样二者就吻合的很好了，如下图：
3.Q：在FLUENT里如何做局部切面
A：实现方法如下：选择Results->Create->Plane打开Plane surface面板。
在Plane surface面板，按照下图进行选择，然后在图形显示界面窗口点击要创建面的区域，点击create生成局部面。
4.Q：如何在Fluent下创建监测点？
在results->surface->create下选择Point创建一个点。
在菜单栏Solution->reports->Definitions->new->surface report->Area-weighted Adverage对话框，做如下设置。
3.在树形结构下右键单击Solution->Monitors->Report Plots（或Report files），选择New，做如下设置。
这样计算时就会自动输出监测点的数据。
5.Q：如何用journal命令流输出监测点的压力？
A：如下：
surface/point-surface xyypoint 0.016 0 0.016
/solve/report-definitions/ add xyytest surface-areaavg surface-names xyypoint
field/ pressure
/solve/ report-files/add xyytest report-defs xyytest
file-name mp.out
/solve/report-plots/add/xyytest
report-defs xyytest
6.Q：如何利用Fluent Journal文件输出残差数据？
A：
方法1：
Journal文件命令如下：
/file/read-case cyl10.cas.gz
/solve/initialize/hyb-initialization
/file/start-transcript resi-demo
/solve/iterate 1000
/file/stop-transcript resi-demo
/file/write-data cyl-10.dat.gz
/exit
这样，计算时在工作路径下就会出现resi-demo的文件，该文件记录了残差，并实时更新。
方法2：
采用如下命令：
/file/read-case cyl10.cas.gz
/file/read-macros scmdemo.scm
/solve/initialize/hyb-initialization
/solve/set/time-step 0.1
/solve/execute-commands add-edit command-1 1 iteration "/file/read-journal joudemo.jou"
/solve/execute-commands enable command-1
/solve/dual-time-iterate 100 30
/file/write-data cyl10.dat.gz
/exit
附1：joudemo.jou文件的内容如下：
(do
((i 0 (+ i 1)))
((= i (length (solver-residuals))))
(format port "~a ~2t" (cdr (list-ref (solver-residuals) i)))
)
(newline port)
附2：scmdemo.scm文件的内容如下
(define port)
(set! port (open-output-file "output.dat"))
(do
((i 0 (+ i 1)))
((= i (length (solver-residuals))))
(format port "~a ~2t" (car (list-ref (solver-residuals) i)))
)
(newline port)
7.Q：Fluent中如何获取压力梯度？
A: 在Fluent里获取压力梯度的方法如下：在计算之前输入命令solve/set/expert后回车，然后根据提示输入yes。如下图所示。
> solve/set/expert
Save cell residuals for post-processing? [no] yes
Keep temporary solver memory from being freed? [no] yes
Allow selection of all applicable discretization schemes? [no] yes
这样，计算结束后就可以在后处理中看到压力梯度这个参数。如下图显示的是某内流场某截面压力云图和Y方向的压力梯度。
8.Q：FLUENT中壁面对流换热系数，不知是查看 surface HTC, 还是Wall Adjacent HTC, 这两者有什么区别？
A: 应该采用Surface Heat Transfer Coefficient来查看壁面的对流换热系数。Surface Heat Transfer Coefficient受来流温度的影响,其计算公式如下：
而wall adjacent heat transfoer coef是和壁面函数相关的传热系数。其计算公式是：
9.Q：Fluent如何生成动画？
A：动画可以在CFD-POST或者Ensight中生成，也可也在FLUENT里生成，Fluent里的方法如下：
在启动计算之前，完成以下步骤：
1) 创建一个您要显示的countours。
2) 返回到Solutionm面板下选择Activities下的Solution Animations ，打开Animatiom Definition对话框。
3) 在Animatiom Definition对话框设置如下：
①定义记录频率，如每5个时间步记录一次，
②选择保存目录或输入句点表示采用当前工作目录。
③点击Use Active设置动画视角
④选择之前创建的contour，
可以定义多个动画，动画可以组合多个对象和/或场景。
⑤点击OK完成动画的定义。
10.Q：Fluent如何生成mpeg格式的动画？
A：Ansys Fluent可以输出mpeg格式的动画，操作如下：
击树形结构 Results->Animations->Solution Animation Playback打开Playback对话框；
选中动画序列animation-1，将格式选为MPEG，点击write即可生成动画。该动画可以用windows media player 打开。
浮点溢出：
浮点”错误的问题可能与正在运行仿真的硬件有关，也可能与Fluent案例的模型设置有关。
硬件相关的：
基于硬件的原因，这个错误如下:
1) CPU或OS是32位的。32位机器的最大地址空间是4GB(2^32-1)，其中必须为操作系统(OS)相关进程保留空间，留下接近3gb或更少的可用内存。如果计算需要的内存超过可用内存，则浮点错误可能是由于这种内存限制造成的。解决方案是使用多处理器机器orm升级到64位系统进行并行计算。
2)模拟所需的内存取决于网格大小、求解器设置、物理模型等。一般情况下，1GB RAM对于1百万个单元格就足够了，只需要一个基本的基于压力的解算器，在单精度模式下，不需要打开额外的模型。但是对于双精度模式(推荐用于计算精度)和添加其他模型(湍流、物种/反应、多相等)，由于在任何迭代中需要存储额外的变量，内存需求会增加。因此，根据可用的RAM，计算可能会超出可用内存的限制。这可以通过增加可用内存(升级到更高的内存机器)或使用多处理器系统来解决。
软件相关的：
在软件方面，浮点误差通常表示一个数学运算，其中一个变量除以0得到一个未定义的值。出现这种情况可能有以下几个原因:
1)浮点错误问题多与求解器设置、边界条件、初始化设置错误有关。在开始模拟之前，请确保正确设置了不同的数值和物理参数。
2)如果有用于边界条件的UDF，请确保所有变量的值都在物理范围内，并且UDF挂接在正确的边界上。
3)在开始模拟之前，请检查报告>参考值面板中设置的参考值，以确保它们是针对问题正确设置的。
4)检查网格质量，确保没有无效的、高度倾斜(正交质量< 0.02)的网格。
11.Q：Fluent瞬态计算结束后，如何选择删除其中一个动画序列？
问题描述：Fluent瞬态计算结束后，保存了动画。关闭后若重新打开Playback对话框，显示End time为0。若选择删除其中一个动画序列，则提示：“Sequence can't be deleted. Animation object exists in the current session.”
A：动画序列是通过Solution->Activities->Create->Solution Animation创建的，而不是在后处理的时候创建的，因此Fluent不会让你在Playback的对话框中删除动画序列，你应该在Solution Animation下右键选中要删除的动画序列，比如vector-animation，然后选择删除。
然后在Playback对话框下，重新读入vector-animation.cxa文件，就能看到end time不再是0，此时点击write就可以保存动画等。
12.Q：如何利用Fluent导出NATRAN PLOAD4
A：Ansys Fluent可以直接导出NASTRAN文件。导出方法是在计算结束后选择“File->Export->Solution Data”打开Export对话框，选择如下后点击write。即可生成.bdf文件。并将压力存储为pload4。
注意：若在Export对话框选择Surfaces下的某个面，则压力会被存储为PLOAD2。
附. Nastran数据卡片说明
若是瞬态计算，则可以边计算边输出Nastran文件。
然后在Automatic Export对话框设置保存频率和路径等。
13.Q：怎么抓带边框的三维流线图（之前用的AVZ截图，只能截图流线，没有边框）
答：首先创建一个几何外轮廓mesh-1，创建方法见下图所示。
外轮廓显示如下：
其次，创建流线pathlines-1。
流线显示如下：
最后，创建Scene，勾选pathlines-1和mesh-1，设置mesh-1的透明度。然后点击save/display。
带轮廓的流线图显示如下：
14．Q：如何做Fluent稳态粒子动画
A：Fluent 粒子计算结束后，如果是做的稳态粒子，可以在Particle Tracks窗口点击Pulse来看粒子的运动轨迹。
若想保存该动画，即生成视频文件，则操作方法如下：
Fluent计算结束后导出粒子的历史数据.xml文件。File->Export->Particle history data
在CFD-Post里导入上述文件；
导入历史数据文件后，在CFD-POST结构树下出现一个 Fluent PT for ****，双击Fluent PT for*****，在Symbol面板勾选“Show Sypmbols”并点击apply。
3. 在 animation操作面板中展示粒子运动的动画并保存动画。如下图所示。
15．Q：Fluent瞬态计算结束后在CFD-POST制作动画的方法
A：CFD-POST导入Fluent瞬态结果并制作动画方法如下：
Fluent瞬态计算时设置保存频率。比如下图是每5个时间步保存一次结果。
在CFD-POST的菜单栏选择File->Load Results，并导入最后一次保存的计算结果。
在CFD-POST的菜单栏Tools > Animation。然后按照如下图所示的方法，即可顺利生成动画。
16．Q：Fluent 三种传热系数（Surface Heat Transfer Coef, Wall Adjacent HTC, Wall Function HTC）的区别？
A：如果不开启湍流模型，即只计算层流，则在后处理时只有Surface Heat Transfer Coef.和Wall adjacent Heat Transfer Coef.，没有 Wall Function Heat Transfer Coef。若开启湍流模型后，则三种传热系数同时出现。
（1）Surface Heat Transfer Coef.就是教科书提到的表面传热系数，试验获取的也是该值。在Fluent中，表面传热系数（Surface Heat Transfer Coef.）的计算公式如下：
其中，q是总的热流密度，包括对流和辐射。
因此，从Surface Heat Transfer Coef.的计算公式可知，此处计算的是平均表面传热系数，其值大小受参考温度的影响，因此需要给定合适的参考温度。
参考温度的选取方法十分复杂。以管内流动为例，参考温度的选取方法因边界条件的不同而不同。
定热流边界：可以取进出口断面平均温度的算术平均值作为参考温度。即：
进口端流体与管壁温差：
出口端流体温度与管壁温差：
进出口两端的算术平均温差：
定壁温边界：流体与壁面间的温度差将沿管长按对数曲线规律变化。其对数平均温差为：
如果，则对数平均温差和算数平均温差相当（误差小于4%）。
上式中，当时，用“-”号，当时，用“＋”号。
（2）Wall Adjacent Heat Transfer Coef.即近壁面传热系数，根据Ansys 2020 R1 Fluent帮助文档公式（42-56）
ansyshelp.ansys.com/acc
可知，其计算公式如下：
其中，Tac是与壁面相邻的第一层流体网格的温度。
（3）Wall Func. Heat Tran. Coef.是壁面函数换热系数，其计算公式如下：
其中，是定容比热，是近壁面湍流速度，D是粘性热，是壁面函数中定义的无量纲温度， 是临近壁面的第一层网格中心的温度。
从Wall Func. Heat Tran. Coef的定义可知，该值是和Y+相关的量，不需要求解能量方程就可以得到。当Y+足够大时，Tp将趋近于Tbulk，即参考温度。
另外，从定义我们可以得知，Wall Function Heat Tran. Coef和Wall adjacent的值相等，但由于计算原理不同，所以在Fluent中分别命名。
17．Q：CFD-POST做瞬态动画如何显示时间？
A：创建好Contour显示云图后，再创建Text。菜单栏选择Insert->Text。定义Text如下：
在Text String输入time=<aa>
勾选Embed Auto Annotation
Type 选为Expression
Expression选为Time
点击Apply
这样，就可以在云图显示了。
