【正文】 Main MenuSolutionFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapResults Capping速度限值可消除速度尖峰的不利影響，這種速度尖峰通常發(fā)生在收斂過(guò)程中的較早階段。壓力方程（PRES) 和溫度 方程（TEMP）施加慣性松弛，其方式如下：命令：FLDATA26,STAB,lable,value菜單：Main MenuPreprocessorFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapStability ParmsMain MenuSolutionFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapStability Parms慣性松弛系數(shù)是以所加項(xiàng)的分母的形式出現(xiàn)的，故其值越小，所起作用越大，（作用中等）10－7（作用很大）之間。慣性松弛對(duì)某個(gè)自由度的方程組的慣性松弛就是使其矩陣的主對(duì)角占優(yōu)以保持求解的穩(wěn)定性。如果在 FLDATA32,REST命令中的value值是一個(gè)負(fù)值，而 重啟動(dòng)的點(diǎn)將由value的絕對(duì)值來(lái)指定。對(duì) ：命令： FLDATA32,REST,RFIL,T菜單： Main MenuPreprocessorFLOTRAN Set UpRestart OptionsCFD Restart File可將RFIL狀態(tài)設(shè)置為開(kāi)(ON)或關(guān)(OFF)，若設(shè)為開(kāi)，則FLOTRAN開(kāi)始執(zhí)行分析 時(shí)將讀入重啟動(dòng)文件，若此時(shí)重啟動(dòng)文件不存在，則將產(chǎn)生一個(gè)重啟動(dòng)文件。當(dāng)求解過(guò)程發(fā)生振蕩時(shí)，殘差的幅值將顯示分析的錯(cuò)誤所在。所記錄的其他量還有：各記錄量的平均值、質(zhì)量流的邊界、質(zhì)量平衡的計(jì)算、所有熱傳導(dǎo)和熱源的相關(guān)信息。當(dāng)開(kāi)始一個(gè)新分析時(shí)（在其第一次迭代之前），ANSYS程序會(huì)保存一個(gè)結(jié)果, 然 后在當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)保存再保存結(jié)果，在這些事件之間，用戶(hù)還可通過(guò)設(shè)置將一些中間結(jié)果附在結(jié)果文件里，這樣就可以從較早的分析狀態(tài)開(kāi)時(shí)，通過(guò)激活一些不同的選項(xiàng)和特征來(lái)重新分析，例如，可以通過(guò)這種方式來(lái)提高分析的穩(wěn)定性。 重啟動(dòng)文件， ，包含F(xiàn)LOTRAN的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 調(diào)試文件， ，包含數(shù)學(xué)求解器的有關(guān)信息。 壁面文件， ，包含壁面剪切應(yīng)力以及YPlus信息。 結(jié)果文件， Jobname. RFL，包含節(jié)點(diǎn)結(jié)果。第七步：檢查結(jié)果可對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行后處理，也可在打印輸出文件里對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢查，此時(shí)用戶(hù)應(yīng)使用自己的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)估計(jì)所用的求解手段、所定義的流體性質(zhì)、以及所加的邊界條件的可信程度。諸如流體性質(zhì)等特定項(xiàng)目的設(shè)置，是與所求解的流體問(wèn)題的類(lèi)型相關(guān)的，該手冊(cè)的其他部分詳細(xì)描述了各種流體類(lèi)型的所建議的參數(shù)設(shè)置。為了得到精確的結(jié)果，應(yīng)使用映射網(wǎng)格劃分，因其能在邊界上更好地保持恒定的網(wǎng)格特性，映射網(wǎng)格劃分可由命令MSHKEY,1或其相應(yīng)的菜單Main MenuPreproce ssor MeshingMeshentityMapped來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常用馬赫數(shù)來(lái)判別流體是否可壓縮，詳見(jiàn)第七章。第二步：確定流體的狀態(tài)用戶(hù)在此需要估計(jì)流體的特征，流體的特征是流體性質(zhì)、幾何邊界以及流場(chǎng)的速度幅值的函數(shù)。7. 檢查結(jié)果。3. 生成有限元網(wǎng)格。 /CLEAR命令并不破壞業(yè)已存在的FLOTRAN結(jié)果文件（），這 有助于防止用戶(hù)不小心破壞那些花了很多時(shí)間和精力才求得的結(jié)果，用戶(hù)必 須在*作系統(tǒng)里才能刪除那些無(wú)用的結(jié)果文件。 FLOTRAN單元不能和其他單元聯(lián)合使用。 使用FLOTRAN單元時(shí)不能使用某些命令或菜單使用FLOTRAN單元的一些限制及注意事項(xiàng)FLOTRAN單元的一些局限性： 有很多推導(dǎo)結(jié)果，諸如：流場(chǎng)分析中的馬赫數(shù)、壓力系數(shù)、總壓、剪應(yīng)力、 壁面處的yplus、以及流線函數(shù)；熱分析中的熱流、熱交換（膜）系數(shù)等。 第二章 FLOTRAN分析基礎(chǔ)FLOTRAN單元的特點(diǎn)ANSYS中的FLOTRAN單元，即FLUID141和FLUID142，用于解算單相粘性流體的二維和三維流動(dòng)、壓力和溫度分布。在自然對(duì)流傳熱問(wèn)題中，流體由于溫度分布的不均勻性而導(dǎo)致流體密度分布的不均勻性，從而引起流體的流動(dòng)，與強(qiáng)迫對(duì)流問(wèn)題不同的是，自然對(duì)流通常都沒(méi)有外部的流動(dòng)源。 如果流體的密度在流動(dòng)過(guò)程中保持不變或者當(dāng)流體壓縮時(shí)只消耗很少的能量，該流體 就可認(rèn)為是不可壓縮的，不可壓縮流的溫度方程將忽略流體動(dòng)能的變化和粘性耗散。 牛頓流或非牛頓流 對(duì)含有多種流體的(由固體隔開(kāi))熱交換器進(jìn)行研究FLOTRAN 分析的種類(lèi)FLOTRAN可執(zhí)行如下分析： 計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中氣體的壓力及溫度分布FLOTRAN計(jì)算流體力學(xué)全文目 錄 第一章 FLOTRAN計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)分析概述 1第二章 FLOTRAN分析基礎(chǔ) 3第三章 FLOTRAN設(shè)置命令 14第四章 FLOTRAN邊界條件 59第五章 FLOTRAN層流和湍流分析算例 65第一章 FLOTRAN 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)分析概述FLOTRAN CFD 分析的概念A(yù)NSYS程序中的FLOTRAN CFD分析功能是一個(gè)用于分析二維及三維流體流動(dòng)場(chǎng)的先進(jìn)的工具，使用ANSYS中用于FLOTRAN CFD分析的FLUID 141和FLUID 142 單元，可解決如下問(wèn)題： 彎管中流體的復(fù)雜的三維流動(dòng)同時(shí)，F(xiàn)LOTRAN還具有如下功能： 用自然對(duì)流分析來(lái)估計(jì)電子封裝芯片的熱性能 可壓縮或不可壓縮紊流分析紊流分析用于處理那些由于流速足夠高和粘性足夠低從而引起紊流波動(dòng)的流體流動(dòng)情況，ANSYS中的二方程紊流模型可計(jì)及在平均流動(dòng)下的紊流速度波動(dòng)的影響。在共軛傳熱問(wèn)題中，要在同時(shí)包含流體區(qū)域和非流體區(qū)域（即固體區(qū)域）的整個(gè)區(qū)域上求解溫度方程。多組份傳輸分析這種分析通常是用于研究有毒流體物質(zhì)的稀釋或大氣中污染氣體的傳播情況，同時(shí)，它也可用于研究有多種流體同時(shí)存在（但被固體相互隔開(kāi)）的熱交換分析。 用于模擬紊流的二方程紊流模式用戶(hù)無(wú) 需提供流場(chǎng)進(jìn)口處紊流項(xiàng)的邊界條件，因FLOTRAN對(duì)此提供的缺省值適用 于絕大多數(shù)分析。如果所計(jì)算的問(wèn)題是軸對(duì)稱(chēng)的，激活旋轉(zhuǎn)（swirl）選項(xiàng)即可算出垂直于對(duì)稱(chēng)平面的速度分量。 ANSYS程序的某些特征不能同F(xiàn)LOTRAN單元一起使用使用FLOTRAN單元要注意如下幾點(diǎn)（下面所列命令相應(yīng)的菜單路徑請(qǐng)參見(jiàn)ANSYS命令手冊(cè)或聯(lián)機(jī)幫助中的“Commands and Their Location in the GUI”用戶(hù)不能對(duì)同一個(gè)單元中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行耦合，相鄰單元間節(jié)點(diǎn)耦合也很困難。 不能用ANTYPE命令來(lái)引入FLOTRAN的瞬態(tài)分析。 如果用戶(hù)通過(guò)BFCUM、BFDELE或BFUNIF來(lái)定義節(jié)點(diǎn)熱源，則ANSYS會(huì) 在內(nèi)部用BFE命令來(lái)代替。 FLOTRAN分析不能使用CE、CECMOD、CEDELE和DEINTF命令。 不能用DSYM命令來(lái)定義FLOTRAN的對(duì)稱(chēng)和反對(duì)稱(chēng)邊界條件。 在FLOTRAN分析中，使用FLDATA4,TIME命令而不是DELTIM命令來(lái)定義 一個(gè)載荷步的時(shí)間。 FLOTRAN分析不允許將積分點(diǎn)結(jié)果外推到節(jié)點(diǎn)上（ERESX命令）。 FLOTRAN分析不能用KBC命令來(lái)施加漸變載荷，而必須用多個(gè)載荷步來(lái)逐 漸改變載荷。 NCNV命令中的收斂工具不能用于FLOTRAN中相互獨(dú)立的求解器。 FLOTRAN分析要求節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系必須是總體的卡爾坐標(biāo)系，故不能用N命令、NMODIF命令、和NROTAT命令的旋轉(zhuǎn)（rotational）域。 FLOTRAN分析不允許用戶(hù)自定義單元。 PRNLD命令不能用于FLOTRAN分析中，因其不能將邊界條件作為可打印的 單元節(jié)點(diǎn)載荷來(lái)保存。 部分和預(yù)定義求解選項(xiàng)（PSOLVE命令定義）不適用于FLOTRAN各自獨(dú)立 的求解器。 FLOTRAN用FLDATA1,SOLU命令而不是TIMINT命令來(lái)定義瞬態(tài)載荷 步。2. 確定流體的狀態(tài)。6. 求解。這些在后面章節(jié)中都有詳述。通常用雷諾數(shù)來(lái)判別流體是層流或紊流，雷諾數(shù)反映了慣性力和粘性力的相對(duì)強(qiáng)度，詳見(jiàn)第四章。例如：如果用了紊流模型，靠近壁面的區(qū)域的網(wǎng)格密度必須比層流模型密得多，如果太粗，該網(wǎng)格就不能在求解中捕捉到由于巨大的變化梯度對(duì)流動(dòng)造成的顯著影響，相反，那些長(zhǎng)邊與低梯度方向一致的單元可以有很大的長(zhǎng)寬比。第五步：設(shè)置FLOTRAN分析參數(shù)為了使用諸如紊流模型或求解溫度方程等選項(xiàng)，用戶(hù)必須激活它們。一個(gè)分析通常需要多次重啟動(dòng)。下面將對(duì)FLOTRAN單元產(chǎn)生的所有文件進(jìn)行說(shuō)明:在一個(gè)穩(wěn)態(tài)FLOTRAN分析中，結(jié)果文件能保存多少個(gè)結(jié)果集是沒(méi)有限制的，在求解的初期多保存幾個(gè)結(jié)果有很多好處：可以比較各結(jié)果集之間的變化、可以使用不同的選項(xiàng)或松弛系數(shù)來(lái)從一個(gè)分析的較早狀態(tài)重新開(kāi)始分析。同時(shí)，所有激活了的變量的收斂過(guò)程也記錄了下來(lái)，還有一個(gè)對(duì)結(jié)果的總結(jié)，即每個(gè)性質(zhì)和自由度的最大最小值，這些記錄的頻率都由用戶(hù)自己設(shè)定。要得到一個(gè)殘差文件，必須至少執(zhí)行一次迭代。重啟動(dòng)文件通常，F(xiàn)LOTRAN在一個(gè)重啟動(dòng)的起始處計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于一個(gè)大模型，這種計(jì)算將消耗大量的時(shí)間，為了避免這種重新計(jì)算，可要求FLOTRAN將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保存在重啟動(dòng)文件 ，F(xiàn)LOTRAN從ANSYS的數(shù)據(jù)庫(kù)中產(chǎn)生該文件。FLOTRAN重啟動(dòng)分析（續(xù)算）用戶(hù)可在結(jié)果文件 ， 重啟動(dòng)位置的設(shè)置可基于解集號(hào)(NSET)、迭代數(shù)(ITER)、載荷步/子步號(hào)(LSTP)或瞬 態(tài)分析的時(shí)間(TIME)，方式如下：命令： FLDATA32,REST,lable,value其中，lable為上面的NSET、ITER、LSTP、TIME等菜單：Main MenuPreprocessorFLOTRAN Set UpRestart OptionsRestart/Iteratio（或Restart/Load step, Restart/Set, 等）當(dāng)重啟動(dòng)一個(gè)分析時(shí)，、所有在重啟動(dòng)點(diǎn)之前的結(jié)果集、所有的后續(xù)結(jié)果集放在新的結(jié)果文件中。設(shè)置松弛系數(shù)的方式如下：命令：FLDATA25,RELX,lable,value菜單： Main MenuPreprocessorFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapDOF RelaxationMain MenuPreprocessorFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapProp RelaxationMain MenuSolutionFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapDOF RelaxationMain MenuSolutionFLOTRAN SetUpRelax/Stab/CapProp Relaxation注：命令手冊(cè)中對(duì)該命令的自由度和性質(zhì)量有詳述。用戶(hù)可對(duì)動(dòng)量方程（MOME）、紊流方程（TURB）。對(duì)于不可壓縮問(wèn)題，應(yīng)使人工粘性的幅值與有效粘性的幅值處于相同的數(shù)量級(jí)。注意：當(dāng)有速度限值時(shí)，質(zhì)量有可能不守恒。菜單：Main MenuPreprocessorFLOTRAN SetUp Mod Res/Quad Ord CFD Quad OrdersMain MenuSolutionFLOTRAN SetUpMod Res/Quad OrdCFD Quad OrdersFLOTRAN分析過(guò)程中應(yīng)處理的問(wèn)題確定總體迭代的數(shù)目FLOTRAN分析是一個(gè)非線性的序列求解過(guò)程，故每次分析首先得確定要讓程序執(zhí)行多少次迭代。如果要求了程序求解溫度，則程序會(huì)同時(shí)求解溫度方程并更新與溫度相關(guān)的流體性質(zhì)。在批處理或交互式運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)求解進(jìn)行時(shí), 程序的“圖形求解跟蹤（GST）” 功能將實(shí)時(shí)顯示出所計(jì)算的收斂監(jiān)測(cè)量，GST的缺省值在交互運(yùn)行時(shí)是開(kāi)（ON）, 而 在批處理運(yùn)行時(shí)是關(guān)（OFF）。 幾何邊界的復(fù)雜程度 不單是FLOTRAN分析有GST功能，非線性的結(jié)構(gòu)分析、非線性的熱分析和非 線性的電磁場(chǎng)分析都有GST功能。要中斷一個(gè)正在以批處理方式或后臺(tái)方式執(zhí)行的FLOTRAN分析， ，該文件的第一行應(yīng)含有terminate字樣 ，且該 字樣的起始位置應(yīng)是第一行的第一列。然而，這并不能保證所求解的結(jié)果是唯一正確的，因?yàn)樽匀唤绫旧聿⒉槐ＷC存在唯一解?？捎孟旅娴姆绞絹?lái)規(guī)定ANSYS進(jìn)行結(jié)果總結(jié)的頻率：命令：FLDATA5,OUTP,SUMF,value菜單：Main MenuPreprocessorFLOTRAN SetUpAdditional OutRFL Out DerivedMain MenuSolutionFLOTRAN SetUpAdditional OutRFL Out Derived驗(yàn)證結(jié)果驗(yàn)證求解結(jié)果的可靠性是所有分析人員的責(zé)任，如果一個(gè)FLOTRAN分析得到了非預(yù)期的結(jié)果，則應(yīng)進(jìn)行下列所示的一些*作，這些*作的大部分都可以在開(kāi)始一個(gè)分析前完成。 確定的速度邊界條件3. 檢查所定義的流體性質(zhì)及其隨溫度的可變動(dòng)性正確與否。7. 如果僅僅只有某個(gè)特定的量產(chǎn)生發(fā)散，則可將該量重新初始化到一個(gè)單值， 并作重啟動(dòng)分析，方式如下：命令：FLDATA29,MODV菜單：Main MenuPreprocessorFLOTRAN SetUp Mod Res/Quad OrdModify ResultsMain MenuSolutionFLOTRAN SetUp Mod Res/Quad Ord Modify Results第三章 FLOTRAN設(shè)置命令本章有如下設(shè)置1 FLOTRAN求解控制命令 152 FLOTRAN執(zhí)行及輸出控制命令 190。 穩(wěn)態(tài)控制參數(shù)設(shè)置命令：FLDATA2, ITER, Lable, Value功能：設(shè)置穩(wěn)態(tài)流的迭代及輸出控制其中， Lable的選項(xiàng)及其各自含義如下：EXEC：總體迭代次數(shù)，缺省為10次OVER：結(jié)果文件覆蓋