Fluent是目前國際上比較流行的商用CFD軟體包，在美國的市場占有率為60%，凡是和流體、熱傳遞和化學反應等有關的工業均可使用。它具有豐富的物理模型、先進的數值方法和強大的前後處理功能，在航空航天、汽車設計、石油天然氣和渦輪機設計等方面都有著廣泛的套用。
基本介紹
- 外文名：fluent
- 類型：商用CFD軟體包
- 占有率：60%
- 包括：流體、熱傳遞和化學反應
- 領域：航空航天，汽車、渦輪機設計，石油天然氣
- 算法：非耦合隱式算法、耦合顯式算法
軟體簡介,軟體特點,優點,模組組成,前處理軟體,求解器,後處理器,
軟體簡介
CFD商業軟體FLUENT，是通用CFD軟體包，用來模擬從不可壓縮到高度可壓縮範圍內的複雜流動。目前與FLUENT配合最好的標準格線軟體是ICEM。FLUENT系列軟體包括通用的CFD軟體FLUENT、POLYFLOW、FIDAP，工程設計軟體FloWizard、FLUENT for CATIAV5，TGrid、G/Turbo，CFD教學軟體FlowLab，面向特定專業套用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM軟體等。
Fluent算例
Fluent算例FLUENT軟體包含基於壓力的分離求解器、基於密度的隱式求解器、基於密度的顯式求解器，多求解器技術使FLUENT軟體可以用來模擬從不可壓縮到高超音速範圍內的各種複雜流場。FLUENT軟體包含非常豐富、經過工程確認的物理模型，由於採用了多種求解方法和多重格線加速收斂技術，因而FLUENT能達到最佳的收斂速度和求解精度。靈活的非結構化格線和基於解的自適應格線技術及成熟的物理模型，可以模擬高超音速流場、傳熱與相變、化學反應與燃燒、多相流、旋轉機械、動/變形格線、噪聲、材料加工等複雜機理的流動問題。
FLUENT軟體的動格線技術處於絕對領先地位，並且包含了專門針對多體分離問題的六自由度模型，以及針對發動機的2.5D動格線模型。
POLYFLOW是基於有限元法的CFD軟體，專用於粘彈性材料的層流流動模擬。它適用於塑膠、樹脂等高分子材料的擠出成型、吹塑成型、拉絲、層流混合、塗層過程中的流動及傳熱和化學反應問題。
FloWizard是高度自動化的流動模擬工具，它允許用戶進行設計及在產品開發的早期階段迅速而準確地驗證設計。它引導用戶從頭至尾地完成模擬過程，使模擬過程變得非常容易。
FLUENT for CATIAV5是專門為CATIA用戶定製的CFD軟體，將FLUENT完全集成在CATIAV5內部，用戶就像使用CATIA其他分析環境一樣使用FLUENT軟體。
G/Turbo是專業的葉輪機械格線生成軟體。
AIRPAK是面向HVAC工程師的CFD軟體，並依照ISO7730標準提供舒適度、PMV、PPD等衡量室內外空氣品質(IAQ)的技術指標。
MIXSIM是專業的攪拌槽CFD模擬軟體。
除FLUENT外，常用的CFD軟體及相關仿真軟體還有專業三維流場分析軟體——CFX、三維CFD快速求解器——CART3D、流體系統仿真、設計與最佳化平台——Flowmaster、專業的離散元仿真分析軟體——EDEM等，專業的多相流求解軟體——FLOW-3D。
軟體特點
FLUENT軟體具有以下特點：
FLUENT軟體採用基於完全非結構化格線的有限體積法，而且具有基於格線節點和格線單元的梯度算法；
定常/非定常流動模擬，而且新增快速非定常模擬功能；
Fluent 前處理格線劃分
Fluent 前處理格線劃分FLUENT軟體具有強大的格線支持能力，支持界面不連續的格線、混合格線、動/變形格線以及滑動格線等。值得強調的是，FLUENT軟體還擁有多種基於解的格線的自適應、動態自適應技術以及動格線與格線動態自適應相結合的技術；
FLUENT軟體包含三種算法：非耦合隱式算法、耦合顯式算法、耦合隱式算法，是商用軟體中最多的；
FLUENT軟體包含豐富而先進的湍流模型，使得用戶能夠精確地模擬無粘流、層流、湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型組、k-ε模型組、雷諾應力模型(RSM)組、大渦模擬模型(LES)組以及最新的分離渦模擬(DES)和V2F模型等。另外用戶還可以定製或添加自己的湍流模型；
適用於牛頓流體、非牛頓流體；
含有強制/自然/混合對流的熱傳導，固體/流體的熱傳導、輻射；
化學組份的混合/反應；
自由表面流模型，歐拉多相流模型，混合多相流模型，顆粒相模型，空穴兩相流模型，濕蒸汽模型；
融化溶化/凝固；蒸發/冷凝相變模型；
離散相的拉格朗日跟蹤計算；
非均質滲透性、慣性阻抗、固體熱傳導，多孔介質模型（考慮多孔介質壓力突變）；
風扇，散熱器，以熱交換器為對象的集中參數模型；
慣性或非慣性坐標系，複數基準坐標系及滑移格線；
動靜翼相互作用模型化後的接續界面；
基於精細流場解算的預測流體噪聲的聲學模型；
質量、動量、熱、化學組份的體積源項；
豐富的物性參數的資料庫；
磁流體模組主要模擬電磁場和導電流體之間的相互作用問題；
連續纖維模組主要模擬纖維和氣體流動之間的動量、質量以及熱的交換問題；
高效率的並行計算功能，提供多種自動/手動分區算法；內置MPI並行機制大幅度提高並行效率。另外，FLUENT特有動態負載平衡功能，確保全局高效並行計算；
FLUENT軟體提供了友好的用戶界面，並為用戶提供了二次開發接口（UDF）；
FLUENT軟體採用C/C++語言編寫，從而大大提高了對計算機記憶體的利用率。
在CFD軟體中，Fluent軟體是目前國內外使用最多、最流行的商業軟體之一。Fluent的軟體設計基於"CFD計算機軟體群的概念",針對每一種流動的物理問題的特點，採用適合於它的數值解法在計算速度、穩定性和精度等各方面達到最佳。由於囊括了Fluent Dynamical International比利時PolyFlow和Fluent Dynamical International(FDI)的全部技術力量(前者是公認的在黏彈性和聚合物流動模擬方面占領先地位的公司,後者是基於有限元方法CFD軟體方面領先的公司 ),因此Fluent具有以上軟體的許多優點。
優點
適用面廣
包括各種最佳化物理模型，如計算流體流動和熱傳導模型 (包括自然對流、定常和非定常流動，層流，湍流，不可壓縮和可壓縮流動，周期流，旋轉流及時間相關流等 ) ;輻射模型，相變模型，離散相變模型，多相流模型及化學組分輸運和反應流模型等。
適用範圍廣，FLUENT含有多種傳熱燃燒模型及多相流模型，可套用於從可壓到不可壓、從低速到高超音速、從單相流到多相流、化學反應、燃燒、氣固混合等幾乎所有與流體相關的領域；
高效省時
Fluent將不同領域的計算軟體組合起來，成為CFD計算機軟體群，軟體之間可以方便地進行數值交換，並採用統一的前、後處理工具，這就省卻了科研工作者在計算方法、編程、前後處理等方面投入的重複、低效的勞動，而可以將主要精力和智慧用於物理問題本身的探索上。
穩定性好精度高
對每一種物理問題的流動特點，有適合它的數值解法，用戶可對顯式或隱式差分格式進行選擇，以期在計算速度、穩定性和精度等方面達到最佳。經過大量算例考核，同實驗符合較好；可達二階精度。
模組組成
前處理軟體
早期的Fluent只是一個求解器，還需要專門的前處理格線劃分軟體來輸出格線。其中ANSYS公司的ICEM CFD進行格線劃分，其功能十分強大。另外，諸如Gridpro，hypermesh，pointwise，ansa等前處理軟體均能輸出fluent支持的格線檔案。另外，在fluent被ansys收購之後，ansys將tgrid模組集成到了fluent中，因此fluent目前也具有劃分格線的功能了。
求解器
Fluent ——基於非結構化格線的通用CFD求解器，針對非結構性格線模型設計，是用有限元法求解不可壓縮流及中度可壓縮流流場問題的CFD軟體。可套用的範圍有湍流、熱傳、化學反應、混合、旋轉流（rotating flow）及激波（shocks）等。在渦輪機及推進系統分析都有相當優秀的結果，並且對模型的快速建立及shocks處的格點調適都有相當好的效果。
Fidap——基於有限元方法的通用CFD求解器，為一專門解決科學及工程上有關流體力學傳質及傳熱等問題的分析軟體，是全球第一套使用有限元法於CFD領域的軟體，其套用的範圍有一般流體的流場、自由表面的問題、紊流、非牛頓流流場、熱傳、化學反應等等。FIDAP本身含有完整的前後處理系統及流場數值分析系統。對問題整個研究的程式，數據輸入與輸出的協調及套用均極有效率。
Polyflow——針對粘彈性流動的專用CFD求解器，用有限元法仿真聚合物加工的CFD軟體，主要套用於塑膠射出成形機，擠型機和吹瓶機的模具設計。
Mixsim——針對攪拌混合問題的專用CFD軟體，是一個專業化的前處理器，可建立攪拌槽及混合槽的幾何模型，不需要一般計算流力軟體的冗長學習過程。它的圖形人機接口和組件資料庫，讓工程師直接設定或挑選攪拌槽大小、底部形狀、折流板之配置，葉輪的型式等等。MixSim隨即自動產生3維網路，並啟動FLUENT做後續的模擬分析。
Icepak——專用的熱控分析CFD軟體，專門仿真電子電機系統內部氣流，溫度分布的CFD分析軟體，特別是針對系統的散熱問題作仿真分析，藉由模組化的設計快速建立模型。
後處理器
Fluent求解器本身就附帶有比較強大的後處理功能。另外，Tecplot也是一款比較專業的後處理器，可以把一些數據可視化，這對於數據處理要求比較高的用戶來說是一個理想的選擇。
fluent動格線