【CFD小贴士】Fluent建模及求解设置常见问题
1.Q：Ansys FLUENT两相流模拟Pseudo Transient的UDF问题
问题描述: 做两相流模拟时采用Pseudo Transient 仿真，UDF是否适用？按稳态来编写？是否需要读取假定的时间步长？
A: 可以在进行伪瞬态模拟时调用UDF，需要读取假定时间步长。调用flow.h 子程序的DUAL_TIMESTEP函数即可，或者在GUI界面输入RP_Get_Real("pseudo-auto-time-step-scale-factor")获取。
2.Q：如何实现pseudo transient 仿真下，在UDF中读取某一时刻的伪时间步长，及当前时刻的VOF of vapor值。
详细描述：如何实现pseudo transient 仿真下，在UDF中读取某一时刻的伪时间步长，及当前时刻的VOF of vapor值。如果是瞬态条件下，可以用dt = CURRENT_TIMESTEP, 不知道在伪瞬态下如何实现？因为在Fluent UDF manual中没查找到相应的说明。
A：读取伪瞬态时间步长，您可以定义用DUAL_TIMESTEP来代替真正瞬态的CURRENT_TIMESTEP试试看。详情请参考：
support.ansys.com/Ansys
3.Q：如何batch模式运行Fluent？
A: 操作步骤如下：
新建文本文档，并修改后缀名为.bat。比如新建的文本文档名为”cyl.bat”.
该文档内容如下：
set path=c:\program files\ansys inc\v193\fluent\ntbin\win64
fluent 3d -g -i run1.jou
fluent 3d -g -i run2.jou
注意：
batch文件里需要指定好环境变量，比如2019R1版本的环境变量如上文所述。
若需要指定hpc核数，则 增加“-tn”就可以，n是hpc数。比如，fluent 3d -g -i -t10 run1.jou
创建与计算case数量相同的journal文件。比如，有两个case需要计算，分别是cyl10.cas.gz和cyl20.cas.gz。则编写两个journal文件run1.jou和run2.jou。内容分别如下：
run1.jou的内容：
/file/read-case cyl10.cas.gz
/solve/initialize/hyb-initialize
/solve/iterate 1000
/file/write-case-data cyl-10.cas.gz
/exit
run2.jou的内容：
/file/read-case cyl20.cas.gz
/solve/initialize/hyb-initialize
/solve/iterate 1000
/file/write-case-data cyl-20.cas.gz
/exit
2. 双击cyl.bat文件，就可后台启动fluent。
4.Q：Fluent创建interface后无法定义shell conduction？
问题描述：在Fluent中两个面建立interface后，就边界条件中就失去了shell conduction. 我现在这两个面之间是有几层不同的薄硅胶的，就地方没法定义了。如果使用共节点的话，就会有shell conduction可以定义多层材料导热。
比如有两个面传热，而这两个面中间有多层很薄的导热硅胶，不方便建模。分析过程中想通过fluent 的shell conduction来建立虚拟的壁面传热，通过将这两个面共节点后，导入fluent中可以设置shell conduction，如左图所示；可有时这两个面我设置的时interface，也是可以实现传热的，但这时shell conduction 却没有。
A：interface不支持shell conduction。这点帮助文档也有提到，见下图。请采用wall边界来实现您的需求。
5.Q：如何从Ansys Fluent文件获取几何文件？
A: 1.若是.msh文件，可以直接用SCDM打开，然后另存为自己需要的 集 合格式。
2.若是.cas文件，则用Fluent Meshing 打开，保存为.msh文件，然后再采用第一种方式处理。
6.Q：Fluent计算报错：process killed (SIGTERM)
问题描述：最近在PBS（PBS是Altair开发的服务器计算排队系统。）上提交Fluent的计算时，出现一些问题，系统是Linux：
1. 保存的时候保存到一半，题目就出错了，已经在很多题上出现这个问题，并且看了下节点的存储空间是充足的。
2. 计算还没开始，就提示软件不能启动，这个题之前已经计算过出结果了，journal应该没有问题。
此外，在PBS上投题持续出现问题，提示如下。下面截了比较多的信息：
A：根据帮助文档看信息，这个问题很可能是内存不足造成的，建议运行计算后查看一下服务器的内存情况，若大量内存被占用就会出现这个问题。
7.Q：如何在已经计算好的Case上改动小部分模型，继续计算（只改动部分网格，在之前计算结果之上再计算）
A：采用如下方式可以实现。在Fluent中选择File->read->mesh打开读入网格对话框，并勾选Replace Mesh。如下图所示。
8. Q：自动判断收敛，如何设置出口50步之内变化量小于一定阈值，并且多个出口各自收敛的情况下，判断结束计算。
A：比如定义出口平均温度50步变化量小于0.001%时计算终止。那么首先定义出口平均温度，选择Solution → Reports → Definitions → New → Surface Report → Mass-Weighted Average...
注：若监测多个出口变量，则重复上述方法创建即可。
其次，创建基于出口平均温度outlet-temp-avg的收敛条件.
Solution → Reports → Convergence...
a. 点击Add按钮，
b.在Conditions输入con-outlet-temp-avg。
c. 从Report Definition下拉菜单选择之前创建的出口平均压力outlet-temp-avg。
d. 在Stop Criterion栏输入 1e-5。
e. 在Ignore Iterations Before栏输入 40 。
f. 在Use Iterations栏输入 50 。
g. 勾选 Print.
h. 设置Every Iteration 为5.
i. 点击 OK 保存当前的收敛条件设定并关闭Convergence Conditions 对话框。
对于多个出口监测，则按照上述方法增加多个收敛条件即可，并勾选勾选“All Conditions Are Met ”
9.Q：Fluent窗口转换的TUI命令是什么？（用脚本给监测线截图）
A：Display/set-window *
注：*表示窗口的名称
10.Q：在Fluent 2019 R3可以正常计算的case，但在2020R1却出现异常。
问题描述：计算的是2D VOF模型，模拟的物理问题是随着入口压力的增大，钢水被压入模型上方。但在2019R3中可以正常计算的模型，在2020R中计算却发现钢水液位没有任何变化，请问这是怎么回事？
A：在2020 R1 Fluent读入2019R3的case后，需要手动去设置一下边界条件。就是说，把Gauge Total Pressure项重新进行选择一下（如下图示），即可进行正常计算。
11.Q：在CFX/Fluent中做流动壅塞模拟，压差增大流量却增大。
问题描述：我用CFX做了一个节流结构的空气流仿真（如下图），当节流孔处mach number已经超过1时，仿真结果显示：当压差增大，通过节流结构的流量还能继续增大，感觉这个是不是不太合理，或者是可能哪里设置错了？
A：计算是对的。如果改变入口压力，出口质量流量也随之增加。
壅塞是管道中某一界面处的流速达到声速时所发生的一种流动现象，其表现为：不论管道出口外压强如何降低，声速截面前的流速、压强等不再发生变化，相应流量也不保持不变。
用简单的流动解释就是达到音速后，下游的扰动都传递不到上游。但如果你改变上游条件，那就情况完全变了。因此在喉部达到音速后，需要降低出口压力。比如，其中一个流动工况在入口4bar 出口1.6bar时已经出现壅塞。
降低出口压力后的流量变化如下图所示。
12.Q：在Fluent中Lee蒸发模型中如何添加table文件定义可变饱和温度？
问题描述：请问如何添加这个table文件？
A：这个table文件是在外部提前创建好，并读入到fluent里的。方法如下：
（1）创建一个txt格式的table文件。第1行是表格名称，注意不能有空格，可以用减号“-”或者下划线“_”代替空格。
第2行是每列的名称。比如Tem是第一列的名称，Press是第二列的名称。
第3行开始是数据点。这些数据点可以从excel表格拷贝过来。
PS：关于table的创建，也可以参考2020R2 Fluent User’s Guide 第7.2.3.8.17.5.1. Specifying Variables in a Tabular Format章节，帮助文档的地址是：
help/flu_ug/flu_ug_sec_bc_porous_media.html#flu_ug_sec_table_input
（2）读入创建好的table文件。User-Defined → User-Defined → Read Table
（3）这样，在蒸发模型下就可以看到对应的table数据。
13.Q：在Fluent中如何用UDF实现内热源随时间变化？
A：UDF编写如下：
例1：随时间呈阶梯曲线变化，比如0-20s时是5000000W/m³，20s以后是10000000 W/m³。
| #include "udf.h"DEFINE_SOURCE(heat_source,c,t,dS,eqn){ real ttt, source; real x[ND_ND]; ttt = RP_Get_Real("flow-time"); C_CENTROID(x,c,t); if (ttt <= 20) { source = 5000000 ; dS[eqn] = 0.0; } else {source = 10000000 ; dS[eqn] = 0.0;} return source;} |
例2，内热源随时间呈线性变化：
| #include "udf.h"DEFINE_SOURCE(heat_source,c,t,dS,eqn){ real ttt, source; real x[ND_ND]; ttt = RP_Get_Real("flow-time"); C_CENTROID(x,c,t); source = 500 + 10*ttt; dS[eqn] = 0.0; return source;} |
14.Q：windows/Linux系统下udf可以正常使用，换到Linux/windows下无法编译。
A: 这是因为两种系统的默认编码方式不一样，在windows下是ANSI，而Linux是UTF-8。在windows下写好的UDF源代码需要另存为ANFI格式的，而linux下写好的UDF源码文件需要保存为UTF-8的格式。这样，问题应该可以解决。
15.Q：Fluent创建好的材料如何保存下来？
详细描述: 在Fluent中，创建的材料如何保存下来，以后只需要直接导入使用就行了，不然每次创建材料太耗费时间，不知道Fluent中如何操作的？
A：可以采用如下方法把创建好的材料保存下来，并重复使用。
首先，保存新创建的材料，比如air-new是我新创建的。保存方法如下：
点击Create/Edit Materials对话框的“User-Defined Database”按钮，打开“Open Database”对话框。
在“Open Database”对话框输入要保存的文件名（即创建的材料要保存在这个被命名的文件里，比如输入new-materials.scm）后，点击OK。
在弹出的对话框里点击“Yes”,这样就在工作路径下创建了一个包含新材料的名为new-materials.scm的scheme文件。
2.其次，使用已保存的材料。步骤如下：
点击Create/Edit Materials对话框的“User-Defined Database”按钮，打开“Open Database”对话框。
在“Open Database”对话框点击“browse”打开上一步保存的文件，并点击OK。
3. 在弹出的“User-Defined Database Materials”里选中新创建的材料，然后点击“Copy”。这样新创建的材料就被导进来了。
16.Q：在Linux系统下如何后台启动Fluent的GPU加速？
A: 可以使用以下命令启动GPU加速。
Fluent 3ddp -t4 -gpgpu=1
更多详细说明您可以参考Fluent帮助文档 Fluent->User’s Guide->Ⅲ Solution Mode->43.Parallel Processing->43.4.1. Starting Parallel ANSYS Fluent on a Linux System Using Command Line Options。
17.Q：Fluent 2020 R1当粒子源达到一定数量时保存case文件报错。
问题描述：Fluent 出现错误提示：Error: Out of Scheme heap space. Rerun with -h flag set greater than (multiples of 100000) current value of -h100000 。出现的场景是用jou文件加入DPM粒子喷射源之后，喷射源有上千个，在进行保存case的时候出现如上错误。请问如何解决？
A: 建议在读入Jou文件的时候增加-h命令选项，比如：
fluent 3ddp -g -t4 -h50000000 -i inject.jou
这样就可以解决该问题。
18.Q：如何在Fluent里添加周期性方波热源？
A：在Fluent里可以采用表达式的方式来添加周期性方波热源。比如给一个周期为5s发热量为8W的方波热源，就可以采用如下表达式。
IF(mod(t,10[s])<=5[s],8,0)
这样，截图如下：
19.Q：如何利用Journal来更改源项？
A：创建Jou文件，并在该文件里输入以下内容，在fluent里读入该jou文件即可更改源项。
| /define/boundary-conditions/set/solid coppersource-terms 1 yes 80q |
来源：Ansys售后工程师整理的用户FAQ
