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Fastran使用基本步骤

一、网格设计
   ESI软件提供了CFD-Geom作为网格设计软件,但毕竟ESI不是专业做网格的,所以这个东西只能做入门级问题,这里只列简单列做结构网格的步骤而基本不说选项。
   第一步、几何构造
   先把几何外形中的控制点确定下来(比如做矩形,先把四个角点的坐标确定下来);然后,利用这些点构造线。
   第二步、划分网格
   先划分线上的网格点(有三种控制方式:均匀分布、指数分布和几何分布);然后用四条边形成一个网格面(每选一个边确定一次);最后用面形成体(即Fastran需要的Block)。
   注意事项:1、若有重合成一个点的边,软件会自动生成那个边;2、若为二维或轴对称问题,也必须生成2D Block;3、最好不要使用有奇性的网格(Fastran在奇性问题附近计算有问题),而Geom提供了蝶型网格工具专门用来解决旋成体的奇性问题——这恐怕算是Geom在我手上的唯一用途。
   第三步、边界条件设定
   先选流场求解器(Fastran和ACE都用Geom,而这两个求解器的边界类型不完全一致)。软件默认的类型实际为物面(如果Geom判断出那个边界应该是Interface,网格导入求解器后会自动修改,即使你设成别的类型也一样),你可以在Fastran或Ace中再设类型,但在这里设置更容易看清楚,而且可以为边界定义名称。
   第四步、存盘
   要存成DTF格式,建议同时存一个GGD格式(Geom才能读以做修改)。
   由于Geom功能实在有限,非常复杂的外形可采用商业软件做,然后存成Tecplot3D格式,由Geom读进来(若为二维,别忘了生成2D Block),设置边界条件、存盘即可。

二、Fastran使用步骤
   1、模块选择
    默认情况下,只选了Flow模块(而且去不掉,而ACE就可以去掉Flow模块),你要根据实际需要选择其他模块,否则相应的设置选项出不来——也别选多了,影响求解速度。
   

   2、模块设置(MO)
   若为二维网格,会出现是否轴对称的选项。
   若选择了化学/混合模块,会让你选是算化学反应还是算混合问题(前者包含后者),并在选定后出现化学反应/组员属性定义选项及按钮(高版本中也可直接从工具菜单的数据库选项进入)——那部分的定义太复杂,这里不做介绍。
   热力学参数可选择动力模型或为常数或定义为随温度的函数等。注意有热力学平衡和双温非平衡选项,根据实际选择(若流动速度低就使用默认的“平衡”吧,非平衡的计算速度低很多),当选择非平衡时有两个数据库可供使用:分子数据库和低温数据库(我在使用中没看出结果有多大区别,但从理论上讲,用低温数据库比较好,但不知为什么,最新版反而去掉了低温数据库的选择)
   关于湍流和层流,要根据实际情况选择。一般来说,粘性系数计算采用萨斯兰公式就可以了。
  

   3、体条件(VC)
   我的使用到目前为止只在使用嵌套网格的时候要用这个页面,而关于嵌套,最好看看相关的例子,我这里就不说了——一般新手是用不上的,而要用好还比较讲究技巧。
   

   4、边界条件(BC)
   Fastran的边界条件比ACE或Fluent少很多,我想这也是它容易入门的原因吧。
   一是入口,有两种最常用:Inflow/Outflow和Inlet。如果是超音速入口,选前者,并设置速度等参数就好;如果是亚音速入口,选后者(子选项很多,但都通俗易懂——别说你没学过空气动力学)
   二是物面,物面速度,如果是粘性问题,最好选无滑移(软件也可设置滑移,但那做的太不专业了:哪能预先知道一个固定的滑移速度?!),如果是无粘,可选无穿透;传热问题默认是绝热,也可选等温、热通量等(如果要算热流,不能用绝热——都绝热了,那来的热传递?)
   三是出口,若为超音速,选插值;若为亚音速根据物理情况选回流温度、压力。
   四是嵌套,即该边界完全在另套网格内部——只有用嵌套网格模块,这个选项才有效。
   其他的包括对称、Interface等,不用解释了吧?
   

   5、初值条件(IC)
   对于非定常问题,初值要根据实际物理条件定;对于定常问题,理论上随便什么初值都可得到一样的结果,但实际上好的初值收敛快,而且初值太离谱也有可能是不收敛的祸首。
   Fastran支持采用“以前的结果”作为初值。
   

   6、求解
   数值格式:推荐用Roe格式Minmod(解收敛性好但会磨掉真实解的尖峰)或OsherC限制器。——非结构网格支持的格式很少,所以尽量采用结构网格设计。
   CFL数设置:这恐怕是整个fastran使用中除网格外最需要经验技巧的地方了。一般通过设置一个较小的初值然后逐渐增大都能收敛。

   7  输出
   可选择每隔多少步输出一次,同时输出文件如果选“非同一文件”,则会输出很多中间结果文件(文件名中含步数)——一把只用于非定常问题。




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