Fluent更新｜02 Solution模式

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了Fluent 2020R2中Solution模式的更新内容，包括文件存储、用户体验、求解器网格、材料设置、传热/辐射、湍流模型、旋转机械、污染物模型、离散相模型、多相流模型、欧拉壁膜模型、内置FSI模型、求解器、图形、报告及后处理、表达式、UDF、电池模型、PEMFC燃料电池等方面的更新。

1 文件存储

表面以及控制体内求解数据现在可以导出为新的文件格式（通用流体格式，Common Fluid Format，CFF）。该文件格式具备扩展名.cas.post/.dat.post，Fluent对该格式文件的存储以及为其他用户的使用进行了优化。如在瞬态模拟计算过程中使用此文件可以显著降低存储需求。在Fluent 2020R2版本中，CFF-Post能够被Ensight（完全功能）以及CFD-Post（beta功能）读取并处理。CFF-Post文件中的数据并非是直接来自求解器的原始数据，而是是经过了一定都处理，因此在Ensight或CFD-Post中进行后处理时看到的结果与在Fluent中看到的更为一致。

CFF-Post文件可以通过菜单File → Export导出，也可以在Calculation Activities任务页中导出。

新版本当在计算过程中自动保存case和data文件（使用Autosave对话框）或以新的CFF-Post格式（使用Export对话框）导出数据时，都将写入项目文件（.flprj）。该项目文件包含CFD-Post和Ensight中有用的原始数据，如瞬态模拟文件的时间值。

2 用户体验

• 现在Fluent Launcher对主要的通用Fluent求解器、Meshing工作区以及特定的应用工作区进行了区分

• 可以使用Hover-Over Hightlight功能，当将鼠标停留在图形窗框中的面或边时会自动高亮显示，并且网格面的名称会显示在工具提示中，这有助于对正在选择的曲面进行识别。
• 默认情况下显示网格式不再绘制网格边，从而缩短网格显示时间并简化模型的查看过程。在Preferences对话框中可以对网格边的显示行为进行设置
• 图形效果：
• 新的Automatic选项是图形效果性能的默认选项。使用此选项后，Fluent会根据计算机的显卡自动优化启用的��形效果
• 有一个名为Update after mouse interactions的新选项，可在更改视图的操作后自动更新图形效果，如地面栅格的方向、反射和阴影。当Plane direction设置为Automatic时，此功能默认处于启用状态。此设置与所有图形效果一起，在File>Preferences> Graphics中进行控制
• 使用Hide快捷菜单选项从视图中隐藏表面后，地面栅格会自动调整其大小
• 无论何时单击鼠标右键选择菜单Hide或Show All，包括地面栅格在内的图形效果都会更新
• 默认鼠标交互方式现在在Fluent Meshing和Fluent Solver之间是一致的。可以使用首选项中的Navigation分支来设置控制鼠标行为
• 使用Colormap Editor对话可编辑自定义的colormap更加简单
• 首选项中提供了长度和宽度比的新的colormap设置，允许控制图形对象绘图中包含的图例的外观，如云图和矢量图
• 更容易查看警告与错误信息，这些信息可以通过控制台窗口右上角的图标进行查看
• 多相流边界条件允许同时对多个边界进行设置
• 模型树支持多相流及网格区域边界条件的鼠标拖放操作
• 通过multi-edit方式对边界条件对话框进行的参数设置会在控制台及脚本中输出
• 鼠标控制与交互：图形窗口工具栏中的probe图标与Fluent Meshing中保持一致

3 求解器网格

• 现在可以对单个网格区域进行缩放、平移和/或旋转，而之前的版本智能对整个计算区域进行操作
• 改进了对非一致界面（interface）的自动配对功能（通过激活One to One Pairing选项）：
• 可以使用初始情况下完全不重叠的区域。这在设置滑动网格模拟时非常有用，在该条件下，区域开始时没有重叠，之后滑移到包含重叠的位置
• 可以对自动生成的分界面名称进行修改
• 现在当这些网格界面位于两个流体域之间时，可以在它们之间对热耦合壁面进行建模
• 现在可以在不同的网格区域之间指定是否仅创建one-to-one网格界面
• 当使用重叠网格时，可以使用新的工具来辅助移除孤立网格和/或通过局部细化网格来减少前景网格与背景网格之间的尺寸不匹配
• 当在动态网格选项下启用接触检测时，基于单元标记的方法现在可用于压力基求解器，该方法在接触区域边界应用零质量通量数值边界条件。与之前版本采用多孔阻力模拟接触区域的方法相比，新方法在计算上是模拟流动阻塞的更高效替代方法

4 材料设置

• 可以从GRANTA Materials Data for Simulation（MDS）数据库导入固体材料属性到Fluent。复制GRANTA MDS数据需要单独的许可证。目前GRANTA MDS数据库中只有固体材料

• 可以在材料属性对话框中交互式地绘制polynomial、power law、Sutherland等材料属性行为。这有助于避免材料属性方程中可能导致不稳定或非物理解的错误

5 传热/辐射

• 一种新的传热系数（基于Yplus的换热系数）及其相关的参考温度（基于Yplus的传热参考温度）可用于指定Y+的流体温度的后处理。该公式消除了其他换热系数对近壁网格尺寸的敏感性。
• 为gray模型指定辐射边界条件时，Internal Emissivity已从Thermal选项卡移到Radiation选项卡

• 当使用MC辐射模型时，以下壁面通量可以用于后处理：Surface Incident Radiation, Absorbed Irradiation Flux, Reflected Radiation Flux,Transmitted Radiation Flux, Beam Irradiation Flux
• 当使用MC辐射模型时，可以在内部不透明壁面上指定边界源项
• S2S现在可以读写CFF .h5格式文件
• 太阳辐射选项中的solar-parameters命令目前已经更为与太阳射线追踪选项一致

6 湍流模型

• 可以在Preferences对话框中设置默认的湍流模型

• 湍流模型对话框中设置Transition Model选项为gamma-transport-eqn可启用Intermittency转捩模型（在k-omega模型、DES模型以及SAS模型中）

• 对于多相流模拟，Turbulence damping现在可以用于k-epsilon湍流模型，之前的版本只能在k-omega模型下使用。

7 旋转机械

• 对通用旋转机械接口进行了增强
• Pitch-Scale、No Pitch-Scale及Mixing Plane选项可以用于所有的组分模型
• Pitch-Scale及No Pitch-Scale选项只能用于SIMPLEC分离求解器

8 污染物模型

• 可以使用UDF宏DEFINE_SOOT_MOM_RATE定义烟灰矩方程中的烟灰成核、表面生长以及氧化速率

9 离散相模型

• high resolution particle tracking方法现在可以与以下模型兼容
• 运动及变形网格（MDM）
• 离散元方法（DEM）
• 对于非预混或部分预混燃烧问题，在后处理中**Discrete Phase Sources…**中增加了以下颗粒变量
• DPM Mixture Fraction Source
• DPM Mixture Fraction Secondary Source
• DPM Inert Source
• 高分辨率颗粒跟踪方法中提供了额外的TUI命令来控制颗粒重心插值
• 对于激活Hybrid跟踪选项的完全耦合流动模拟，现在可以使用新的TUI命令define/models/dpm/parallel/fix-source-term-accumulation-order? 以确保不同的求解过程中的一致性
• Schmehl破碎模型对喷雾的物理描述进行了改进。该模型使用先进的液滴二次破碎模型，包括袋式、多模和剪切机理等

10 多相流模型

• 对于稳态两相气-颗粒流动，提供了一种新的阻力模型：能量最小化多尺度模型（energy-minimization multi-scale，EMMS）。EMMS阻力模型可以用来预测固体通量及空隙率的轴向S形分布
• 对于气固两相流，增加了新的过滤双流体模型。该模型可用于求解粗网格情况下气固两相流中存在的所有微观尺度
• 广义两相流（GENTOP）模型现在已经完全支持。该模型适用于模拟同时存在连续流和分散流结构的多相流，同时模型考虑了不同尺度界面结构之间的流型转换，每个尺度都有自己的速度场。

• 可以在压力基求解器中使用Wet Steam模型

• 增加了一种修正的体积力加权压力插值格式，可以提高计算稳定性与收敛性。该功能通过TUI命令激活。该TUI命令为solve/set/multiphase-numerics/advanced-stability-controls/p-v-coupling/pressure-interpolation/modified-bfw-scheme?
• 不稳定性检测expert选项中增加基于速度的判据，以提高混合NITA的稳定性
• 在VOF模拟中检测扩散块并将其转换为DPM包的能力现在已经完全支持。在Fluent 2020 R1中此功能为beta功能
• VOF-too-DPM Parameters对话框名称修改为VOF-to-DPM Transition Parameters对话框，并修改了对话框中的一些参数名称

11 欧拉壁膜模型

• 重新组织了Eulerian Wall Film对话框结构以改善用户体验。只有在启用了相关的流动模型和选项后，才会显示与之相关的参数设置界面

• DPM Collection选项已重命名为DPM Coupling，相关设置放置在DPM Interaction选项卡中（需激活DPM模型）

• 参数Phase Accretion及Phase Change合并在一起放置于Phase Coupling下，如下图所示。（需激活Eulerian模型）

• Sharp Edge Angle参数被放置到Treat Sharp Edge选项中，如下图所示

12 内置FSI模型

• 可以在内置FSI模拟中使用非一致网格界面

13 求解器

• 对于压力基求解器，现在可以启用过滤器以消除能量场中的非物理数值噪声。数值噪声可能出现在比热变化较大或存在相变的燃烧问题中，使用能量方程数值噪声滤波器增加了计算稳定性，但可能使求解稍微更具扩散性。使用TUI命令solve → set → advanced → energy-numerical-noise-filter设置是否激活此过滤器

14 图形、报告及后处理

• 现在可以在不使用自定义场函数的情况下，使用Zone-Specific Sampling Options对话框在每个区域上收集大多数物理场变量的平均值和均方根统计信息
• 增加了多种新的colormap
• 默认的colormap尺寸由20增加到100，以确保所有的colormap足够大以显示全部范围的颜色
• 改进了默认colormap中显示标签数量，可以自动忽略标签以保持易辨认性
• 默认情况下进出口边界标记处于启用状态，允许在图形窗口中快速识别入口和出口

15 表达式

• 可以利用表达式定义材料属性，如密度、粘度、热导率等
• 表达式可以无需创建报表定义而直接用作输出参数。模型树中现在提供了右键菜单用于将表达式标记为输入和输出参数

• 增加了新的数学函数：贝塞尔函数（一阶和二阶）以及阶跃函数
• 采用符号^来表示指数运算。之前的版本使用**作为指数运算符
• 约简操作（如求和及平均值）现在可以基于质量进行加权
• 现在可以使用Expression对话框中的Plot选项卡输出表达式图形

• 可以利用表达式进行计算区域的Patch工作
• 可以使用TUI命令define/namedexpressions/import from TSV和define/namedexpressions/export to TSV命令从TSV格式导入和导出命名表达式到TSV格式
• 可以在Expression对话框中选择相、组分、UDS以及边界位置等变量
• 将鼠标悬停在模型树中的表达式上会显示一个工具提示，其中包含有关该表达式的其他详细信息，例如其定义、类型、维度等

• 表达式现在允许隐含位置。例如，可以将质量流入口边界处的质量流量指定为1[kg]/Area(）

16 UDF

• 现在可以使用Fluent内置的编译器编译UDF，无需安装Microsoft Visual Studio

17 电池模型

• 增加了两种新的热耦合方法：CHT耦合和FMU-CHT耦合。这些方法中Fluent中无法解决电池系统的电化学问题。在CHT耦合方法中发热率是直接指定的，而FMU-CHT耦合方法是从其他软件通过FMU接口获得
• 图形界面进行了更改
• MSMD Battery Model对话框和及模型树节点重命名为Battery Model
• 之前版本中的Solution Mehtod for E-Field组框被命名为Solution Method
• Solution Method组中包含了4种求解方法，之前版本中的Solving Transport Equation选项被重命名为MSMD
• 为与新工作流保持一致，Model Parameter标签页放到了Electric Contacts标签页的后面

• 不再使用UDM便利。所有后处理变量都出现在**Battery Variables…**类别中
• 简化了电池模型的材料定义。以前的版本中必须同时定义UDS扩散率和电导率。当前版本中只需定义电导率，通常constant可用于任何无源材料，而按define-per-uds方法可用于任何有源材料
• 可以使用寿命模型来考虑一段时间内电池老化对电池容量的影响
• 对于NTGK和ECM模型，您可以使用 Capacity Fade模型来考虑电池容量损失
• 在Parameter Estimation对话框中，Load Testing Files按钮在NTGK模型中被重命名为Load Discharging Files，在ECM模型中被重命名为Load HPPC Test Files
• 对于NTGK模型，现在提供了一种称为原始数据的新数据类型。该数据类型允许使用一组测试数据(不同温度和C速率下的放电曲线)来定义模型参数
• 在Battery Model对话框中，之前版本中的Basbar Componnet及Tab Components选择列表框被合并成了Passive Components列表框

18 PEMFC燃料电池

• 提供了一种新的模型（high-temperature PEM模型）可以模拟具有矿物酸基膜的燃料电池，该模型适用于预测在100°C以上工作的燃料电池的行为

19 伴随求解器模块

这部分内容稍微有点儿多，而大多数人用不到，懒得翻译了，需要了解的可以自己瞅文档去。