流体仿真前处理，Fluent工程师的”基本功”和”看家本领”

Fluent软件的工作原理是应用了有限元的思想，将连续的空间离散成一定数量的控制体，从而使得流体力学中的偏微分方程组得以求解。因此，在Fluent求解之前，必须要进行一些准备工作，这一类工作我们简单的称之为前处理。

很显然，前处理是Fluent仿真的必要前提条件，也是我们流体工程师的“基本功”。

图1  Fluent仿真必须划分 格

前处理的输入条件是外部的CAD系统，通常是产品设计中的3D几何模型，当然，工程师也可以自己直接在前处理的过程中建立几何模型。 

前处理的最终目的：获得 格。

 

当然，对于通过前处理得到的 格，还是有一些要求的，比如：

 

1、必须是体 格（3D/2D）;

2、对应的命名系统必须完善（Domain/Boundary）;

3、不同的求解器应有不同的 格格式（扩展名不一致，最常用的是*.msh）。

每名Fluent 工程师从最开始了解软件的时候，都必须要先从 格软件学起，有的人学习了Gambit，有的人则学习了ICEM 。随着仿真学习的深入，大家又进一步了解了其他相关的前处理工具，比如说：

 

● Design Modeler 

● Spaceclaim 

● Workbench Meshing 

● Tgrid 

● Pointwise 

● Ansa

● Hypermesh

● ……

图2  常用的流体仿真前处理工具

这些软件中，有的专精于几何处理，有的专注纯 格划分，还有的擅长一体化前处理流程。总之，不管最终选择了那款软件，原则上都可完成流体仿真的前处理工作。当然，仿真的本质仍旧是工程，高效快速的前处理进程才是首要的。

 

流体仿真的前处理在实际的产品工作中相对较为复杂，主要分为以下两种基本思路：

1、分别在不同的软件中处理几何和 格

2、在单独的软件中直接完成整个前处理工作

图3  先几何，后 格的前处理思路

图4  一体化前处理流程，直接读入CAD文件

对于大多数工程师来讲，这两种方式都是能够完成任务的。但对于Fluent初学者或希望提升能力的流体工程师而言，第1种是推荐的方式。因为使用多个软件，可以有效利用它们在各自环节上的专项特点，高效实现功能和流程上的优势互补，从而使前处理的整体工作效率更高。当然，第1种前处理方式对工程师的要求也相对更高，因为需要掌握更多的软件功能。

 

思路确定了之后，就涉及到前处理的 格选择。当然，对于 格的选择，实际上需要考虑的内容也是相对较多的。粗略来讲可以分两类：

● 自动四面体 格划分

● 手动六面体 格划分

图5  不同的 格选择方式对应的工作量比重