11.3 辐射传热 对辐射模型的介绍组织如下： 11.3.1 辐射传热简介 11.3.2 选择辐射模型 11.3.3 离散传播辐射模型 11.3.4 P-1 辐射模型 11.3.5 Rosseland 辐射模型 11.3.6 离散坐标辐射模型 11.3.7 表面辐射模型 11.3.8 燃烧过程的辐射 11.3.9 辐射模型使用概览 11.3.10 辐射模型的选择 11.3.11 离散传播模型的跟踪射线的定义 11.3.12 表面辐射模型中角系数的计算与数据读取 11.3.13 Defining the Angular Discretization for the DO Model 11.3.14 离散坐标辐射模型中的非灰体辐射 11.3.15 有关辐射性能的材料属性定义 11.3.16 辐射边界条件设定 11.3.17 辐射计算参数的设定 11.3.18 问题求解过程 11.3.19 Reporting and Displaying Radiation Quantities 辐射 11.3.20 Displaying Rays and Clusters for the DTRM 11.3.1 辐射传热简介 FLUENT 提供五种辐射模型，用户可以在其传热计算中使用这些模型（可以包括／不包括 辐射性介质）： 离散传播辐射（DTRM）模型[ 30, 208] P-1 辐射模型[ 35, 210] Rosseland 辐射模型[ 210] 表面辐射（S2S）模型[ 210] 离散坐标辐射（DO）模型[ 37, 183] 是用上述的辐射模型，用户就可以在其计算中考虑壁面由于辐射而引起的加热／冷却以及流 体相的由辐射引起的热量源／汇。 辐射传热方程 对于具有吸收、发射、散射性质的介质，在位置 r r 、沿方向 s r 的辐射传播方程（RTE）为：

PFC-fluent流固耦合教学：Q2级别SCI论文详解CFD-DEM在地面塌陷、地下溶岩塌陷及隧道沉降等流场主导场景的应用,《PFC-fluent流固耦合教学：CFD-DEM技术在地面塌陷、地下溶岩塌陷及隧道沉降等场景的应用》,PFC-fluent流固耦合教学(CFD-DEM)，已发表(Q2)SCIlunwen一篇，适用于地面塌陷，地下溶岩塌陷，隧道沉降等流场作用大于颗粒作用的情况 ,核心关键词：PFC-fluent流固耦合教学; CFD-DEM; 已发表Q2SCI论文; 地面塌陷; 地下溶岩塌陷; 隧道沉降; 流场作用大于颗粒作用。,PFC-DEM流固耦合教学：地下塌陷流场研究

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在进行流体动力学仿真时，Fluent作为一款广泛应用的软件，可能会遇到计算结果不收敛的问题，这将直接影响到模拟的准确性和效率。不收敛的原因多样，包括网格质量、边界条件、模型简化、数值方法、计算机性能、模拟参数以及软件版本等。下面将对这些原因逐一进行详细解释，并提供相应的解决策略。 网格质量对于计算结果的收敛至关重要。如果网格质量差，计算会变得不稳定，导致结果无法收敛。改善网格质量的方法包括使用更精细的网格，确保网格均匀分布，以及优化边界附近的网格结构，以提高计算精度。 边界条件设置的准确性对计算结果有很大影响。不正确的边界条件可能导致流场无法达到平衡状态。解决这个问题的关键是确保边界条件与实际问题匹配，如设定恰当的入口速度、压力或温度等。 模型简化是降低计算复杂性的常用手段，但过度简化可能导致结果失真。在保持计算可接受的复杂度的同时，应尽可能保持模型的物理特性，避免因简化过度而影响收敛。 数值方法的选择也至关重要。不同的问题可能需要不同的求解策略。例如，选择适合问题的求解器（如SIMPLE、PISO等）和湍流模型（如RANS、LES、DNS等），并正确设置相关参数，有助于提高计算的收敛性。 计算机性能不足也可能导致计算不收敛。提升硬件配置，如增加内存、升级CPU，或者利用GPU加速计算，都可以提高计算效率，有助于解决不收敛问题。 模拟参数的设置不合理也会引起不收敛。例如，过大的时间步长或压力迭代次数不足都可能导致计算不稳定。通过调整这些参数，寻找合适的平衡点，可以改善计算过程。 软件版本问题有时会被忽视。如果使用的是存在已知问题的旧版本，升级到最新版或者尝试其他稳定版本可能会解决问题。 除了以上因素，还有可能由其他问题引起不收敛，如初始化问题、数据输入错误等。这时需要对具体问题进行具体分析，找出根源并解决。 为了解决Fluent模拟中的不收敛问题，可以采取以下策略： 1. 仔细检查并优化计算域和边界条件，确保它们与实际问题相匹配。 2. 对于大型计算域，可以尝试逐步缩小计算范围，以降低计算复杂性。 3. 探索和尝试不同的数值方法，找到最适应问题的求解策略。 4. 调整计算参数，如时间步长、压力迭代次数等，找到最佳组合。 5. 提升计算设备的性能，如增加内存、升级硬件，或采用并行计算技术。 6. 充分利用Fluent的官方文档和用户论坛，获取更多的解决思路和技巧。 通过以上措施，通常可以有效地解决Fluent模拟中的不收敛问题，提高计算的精度和稳定性。在实际操作中，可能需要反复试验和调整，才能找到最合适的解决方案。

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### CFD-Fluent算例仿真手册2021-R1知识点详解 #### 一、CFD Fluent简介 CFD（Computational Fluid Dynamics）是一种利用数值分析和数据结构技术求解流体力学问题的方法。Fluent是Ansys公司旗下的一个高性能计算流体动力学软件，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等多个领域。Fluent以其强大的功能和易用性著称，能够模拟复杂的流动现象，包括但不限于湍流、多相流以及化学反应等。 #### 二、高超声速飞行器仿真实例解析 在“CFD-Fluent算例仿真手册2021-R1”中，关于高超声速飞行器的仿真案例是该手册的一大亮点。高超声速飞行器通常指速度超过5马赫的飞行器，这类飞行器在大气层内高速飞行时会产生极端高温和复杂的气动特性。因此，在设计过程中需要通过CFD仿真来优化其外形设计，预测气动加热情况，并评估热防护系统性能。 **具体步骤如下：** 1. **几何建模与网格划分：** - 使用Ansys Workbench中的ICEM CFD或Ansys Meshing进行几何模型的创建与网格划分。 - 考虑到高超声速流动中存在激波和边界层分离等复杂现象，需要对这些区域进行精细网格划分以提高计算精度。 2. **物理模型选择：** - 对于高超声速流动，通常采用Euler方程或Navier-Stokes方程进行模拟。 - 在处理高焓流场时，还需要考虑化学反应和非平衡效应等因素。 3. **边界条件设置：** - 设置入口速度为高超声速，出口边界可以采用超声速出口条件。 - 表面边界条件需根据实际热防护材料性质设置相应的热导率和比热容。 4. **求解设置：** - 选择合适的求解算法（如压力基或密度基）以及收敛准则。 - 对于瞬态仿真，还需设置时间步长和总仿真时间。 5. **结果后处理与分析：** - 利用Ansys Fluent自带的后处理工具或导入Ansys CFX-Post进行数据分析。 - 分析结果主要包括气动加热分布、流场结构以及压力分布等关键指标。 #### 三、等离子体及其在高超声速流动中的应用 随着飞行器速度的提高，当达到一定速度（通常为5-6马赫）时，飞行器周围的空气会被压缩至极高温度，形成等离子体鞘套。这种等离子体鞘套不仅影响飞行器的热防护性能，还可能干扰无线电信号传输，成为高超声速飞行面临的一大挑战。 **等离子体鞘套的主要特点：** - **电离程度：**等离子体由电子、离子组成，其电离程度随温度升高而增加。 - **热导率：**相比气体，等离子体具有更高的热导率，这意味着飞行器表面将承受更大的热负荷。 - **电磁屏蔽效应：**等离子体对电磁波有吸收作用，可能导致通信中断。 **等离子体鞘套仿真方法：** 1. **化学反应模型：** - 建立准确的化学反应模型，考虑电子激发、解离、复合等过程。 - 需要精确计算各种反应速率常数以及等离子体组分浓度。 2. **电磁场耦合：** - 为了研究等离子体鞘套对无线电信号的影响，需建立电磁场与流动场之间的耦合关系。 - 这涉及到电磁场求解器与CFD求解器之间的数据交换。 3. **多物理场耦合：** - 实现流场、热场、化学反应场以及电磁场之间的耦合，全面评估等离子体鞘套对飞行器性能的影响。 #### 四、结语 “CFD-Fluent算例仿真手册2021-R1”提供了丰富的案例和详细的步骤指导，对于从事高超声速飞行器设计与研发的工程师来说是一份非常有价值的参考资料。通过学习该手册中的实例，不仅可以加深对CFD理论的理解，还能掌握先进的仿真技术，从而更好地应对未来航空领域的挑战。

Fluent的UDF案例(含代码)

Fluent 帮助文档中文版 Fluent 是一个广泛应用于流体力学、热力学、质量传递和化学反应等领域的商业计算流体动力学（CFD）软件。下面是 Fluent 帮助文档中文版的知识点总结： 章节 00：序言 * Fluent 软件的简介 * Fluent 的应用领域 * Fluent 的优点和特点 章节 01：简单算例 * Fluent 软件的基本操作 * 简单流体力学算例的建模 * 学习 Fluent 软件的基本步骤 章节 02：用户界面 * Fluent 软件的用户界面介绍 * Fluent 软件的菜单和工具栏介绍 * 如何使用 Fluent 软件的基本操作 章节 03：文件的读写 * Fluent 软件中的文件类型 * 如何读取和写入 Fluent 软件的文件 * Fluent 软件中的数据交换格式 章节 04：单位系统 * Fluent 软件中的单位系统 * 如何在 Fluent 软件中定义单位 * Fluent 软件中的单位换算 章节 05：网格 * Fluent 软件中的网格类型 * 如何生成和编辑 Fluent 软件中的网格 * Fluent 软件中的网格优化技术 章节 06：边界条件 * Fluent 软件中的边界条件类型 * 如何定义 Fluent 软件中的边界条件 * Fluent 软件中的边界条件应用 章节 07：流体物性 * Fluent 软件中的流体物性 * 如何定义 Fluent 软件中的流体物性 * Fluent 软件中的流体物性应用 章节 08：基本物理模型 * Fluent 软件中的基本物理模型 * 如何定义 Fluent 软件中的基本物理模型 * Fluent 软件中的基本物理模型应用 章节 09：可动区域中流动问题的建模 * Fluent 软件中的可动区域建模 * 如何定义 Fluent 软件中的可动区域 * Fluent 软件中的可动区域应用 章节 10：湍流模型 * Fluent 软件中的湍流模型 * 如何定义 Fluent 软件中的湍流模型 * Fluent 软件中的湍流模型应用 章节 11：传热模拟 * Fluent 软件中的传热模拟 * 如何定义 Fluent 软件中的传热模拟 * Fluent 软件中的传热模拟应用 章节 12：组分输运和反应流介绍 * Fluent 软件中的组分输运和反应流 * 如何定义 Fluent 软件中的组分输运和反应流 * Fluent 软件中的组分输运和反应流应用 章节 13：物质输送和有限速率化学反应 * Fluent 软件中的物质输送和有限速率化学反应 * 如何定义 Fluent 软件中的物质输送和有限速率化学反应 * Fluent 软件中的物质输送和有限速率化学反应应用 章节 14：非预混燃烧模拟 * Fluent 软件中的非预混燃烧模拟 * 如何定义 Fluent 软件中的非预混燃烧模拟 * Fluent 软件中的非预混燃烧模拟应用 章节 15：预混燃烧模拟 * Fluent 软件中的预混燃烧模拟 * 如何定义 Fluent 软件中的预混燃烧模拟 * Fluent 软件中的预混燃烧模拟应用 章节 16：部分预混燃烧的模拟 * Fluent 软件中的部分预混燃烧模拟 * 如何定义 Fluent 软件中的部分预混燃烧模拟 * Fluent 软件中的部分预混燃烧模拟应用 章节 17：污染形成模拟 * Fluent 软件中的污染形成模拟 * 如何定义 Fluent 软件中的污染形成模拟 * Fluent 软件中的污染形成模拟应用 章节 18：多相流模拟介绍 * Fluent 软件中的多相流模拟 * 如何定义 Fluent 软件中的多相流模拟 * Fluent 软件中的多相流模拟应用 章节 19：离散相模型 * Fluent 软件中的离散相模型 * 如何定义 Fluent 软件中的离散相模型 * Fluent 软件中的离散相模型应用 章节 20：通用多相流模型 * Fluent 软件中的通用多相流模型 * 如何定义 Fluent 软件中的通用多相流模型 * Fluent 软件中的通用多相流模型应用 章节 21：通过创建界面来显示和预报数据 * Fluent 软件中的数据显示和预报 * 如何使用 Fluent 软件来显示和预报数据 * Fluent 软件中的数据显示和预报应用 Fluent 帮助文档中文版涵盖了 Fluent 软件的所有方面，包括基本操作、用户界面、文件读写、单位系统、网格、边界条件、流体物性、基本物理模型、可动区域中流动问题的建模、湍流模型、传热模拟、组分输运和反应流、物质输送和有限速率化学反应、非预混燃烧模拟、预混燃烧模拟、部分预混燃烧模拟、污染形成模拟、多相流模拟、离散相模型、通用多相流模型等方面的知识点。