Fluent有限元仿真分析軟件中的各種初始化
Fluent是目前國際上比較流行的商用CFD軟件包，凡是和流體、熱傳遞和化學(xué)反應(yīng)等有關(guān)的工業(yè)均可使用。它具有豐富的物理模型、先進的數(shù)值方法和強大的前后處理功能，在航空航天、汽車設(shè)計、石油天然氣和渦輪機設(shè)計等方面都有著廣泛的應(yīng)用。
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初始條件指的是初始時刻計算域所處的狀態(tài)。通常需要人為指定。對于穩(wěn)態(tài)問題，初始條件不會影響最終結(jié)果，但是會影響到計算收斂過程。若設(shè)定的初始條件與真實狀態(tài)有較大差異時，可能會造成計算不收斂。對于瞬態(tài)問題，初始條件會直接影響計算結(jié)果。
在Fluent中進行求解計算之前，都需要對計算域進行初始化。今天，有限元科技小編就給大家分享Fluent的各種初始化方法：HybirdInitialization、StandardInitialization、FMGInitialization、Patch以及UDF宏。m.tyrp.net初始化的目的是為區(qū)域或邊界指定初始值。
如圖所示，點擊模型樹節(jié)點Initialization即可打開初始化面板。
注意：根據(jù)所選的物理模型，需要設(shè)置的初始值項目不一樣。
1、StandardInitialization
通過指定InitialValues列表中的各參數(shù)的值來實現(xiàn)整個計算域初始化。在進行參數(shù)設(shè)置過程中，可以通過Computefrom下方的下拉框輔助設(shè)置。
注意：StarndardInitialization初始化是利用用戶設(shè)置的參數(shù)值，至于是用computefrom下拉框中的哪一個輔助設(shè)置的，對于初始化是沒有任何關(guān)系的。常用的computefrom選擇為all-zones或m.tyrp.net入口邊界。
2、HybridInitialization
Hybrid初始化方法通過收集用戶指定的邊界信息，通過求解拉普拉斯方程求解得出計算域中壓力場與速度場初始分布。對于其他的物理量（如溫度、湍流、組分、體積分數(shù)等）則自動基于區(qū)域平均插值得到。
Hybrid初始化不需要指定任何任何參數(shù)，軟件通過讀取用戶設(shè)定的邊界參數(shù)自動估算初始值，在使用過程中，只需要直接點擊Initialize按鈕即可。對于單相穩(wěn)態(tài)問題，F(xiàn)luent默認采用Hybrid初始化，而對于多相流或者瞬態(tài)問題，F(xiàn)luent默認采用Standard初始化，但是也可以使用Hybrid初始化。
當(dāng)Hybrid初始化計算不收斂時，可以通過點擊按鈕MoreSettings…打開參數(shù)設(shè)置對話框，設(shè)置增大NumberofIterations參數(shù)值。
3、FMG初始化
FullMultigridInitialization（FMG初始化）是Fluent提供的另外一種初始化方法，其常用于非常復(fù)雜的流動問題，如旋轉(zhuǎn)機械中的復(fù)雜流動問題、擴張管或螺旋管中的流動等。這些復(fù)雜流動問題的計算過程中，若能在計算之前能夠使用更好的初始值，則能夠加速收斂過程。FMG初始化可以以最小的計算成本獲取最好的初始值近似。
注意：目前FMG初始化只能用于穩(wěn)態(tài)計算中。
Fluent并未提供GUI方式進行FMG初始化，要在Fluent中啟用FMG初始化，需要采用TUI命令：
Solve→initialize→fmg-initialization
若需要設(shè)置FMG初始化參數(shù)，則可以使用TUI命令：
solve→initialize→set-fmg-initialization
4、Patch
在進行初始化過程中，有時候需要針對某一局部區(qū)域或部件進行特殊指定，此時則需要使用到Patch。
注意：在進行Patch之前，需要進行全局初始化，否則Patch按鈕不會被激活。
（1）區(qū)域標記
若是要Patch某一個區(qū)域，則需要在Patch直接進行區(qū)域標記。選擇工具欄按鈕Mark/AdaptCells，選擇其中子功能Region…即可打開區(qū)域創(chuàng)建對話框。
如圖5-17所示為Region創(chuàng)建對話框，在此對話框中設(shè)置要創(chuàng)建的區(qū)域參數(shù)，即可對區(qū)域進行標記。
對話框中的一些參數(shù)說明：
Inside：選擇創(chuàng)建的參數(shù)所圍成的區(qū)域內(nèi)部的幾何；
Outside：選擇創(chuàng)建參數(shù)所圍成的區(qū)域外部的幾何；
Quad：利用兩個角點坐標創(chuàng)建矩形；
Circle：利用圓心坐標及半徑創(chuàng)建圓；
Cylinder：利用兩個底面圓心坐標及半徑創(chuàng)建圓柱
區(qū)域參數(shù)設(shè)置完畢后，點擊Mark按鈕標記區(qū)域。如圖5-17所示為標記一個圓心坐標為[10，6]，半徑為1m的圓。
（2）Patch區(qū)域
當(dāng)區(qū)域標記完畢后，即可利用Patch為所標記的區(qū)域進行局部初始化。
如圖5-18所示，前面標記的區(qū)域出現(xiàn)在RegisterstoPatch列表中，可以選擇此區(qū)域，并設(shè)置要Patch的值，圖中Patch該區(qū)域的壓力為500Pa，點擊Patch按鈕即可對該標記的區(qū)域進行初始化。
如圖5-19所示為Patch后的壓力分布。除了軟件提供的標準變量外，用戶自定義變量也可以用于Patch，另外利用UDF宏DEFINE_INIT代替Patch進行局部初始化。
5、DEFINE_INIT
對于非規(guī)則的幾何Patch，可以利用DEFINE_INIT宏來指定。
此UDF宏結(jié)構(gòu)非常簡單：
DEFINE_INIT(name，d)
例如要定義一個中心在[10，6]，長軸2m，短軸1m的橢圓，初始壓力為500Pa，則可以使用以下UDF宏文件。
UDF編譯加載完畢后，點擊按鈕FunctionHooks…
彈出如圖所示對話框，在其中加載UDF。
點擊模型樹節(jié)點Initialization，重新進行初始化。
初始化完畢后查看壓力分布，如下圖所示。
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