【原】Fluent中使用UDS

ANSYS Fluent可以像求解组分输运方程一样求解任意用户自定义的标量方程。本文介绍Fluent中的UDS。

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UDS介绍

在某些燃烧应用中或在等离子体增强的表面反应建模中，可能需要求解额外的标量输运方程。ANSYS Fluent允许您在用户定义的Scalars对话框中定义模型中的附加标量传输方程。

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UDS理论

2.1

单相流

注意：在MRF中，固体区域中的UDS不会考虑对流项

2.2

 多相流

为了计算混合扩散率，用户需要指定每一个单独相的扩散率。

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在Fluent中定义UDS

ANSYS Fluent允许用户在模型中添加自定义标量(UDS)传输方程。

通用传输方程可以拆解成4个部分（瞬态项、对流项、扩散项以及源项）。用户自定义标量传输方程也必须能够拆解成这四项：

此外，用户还可以为特定标量方程的流体或固体区域单元内的变量设置边界条件。当给定的网格中标量为常数时不求解UDS标量传输。此外，用户还可以在所有墙壁、流入和流出边界上为每一个指定自定义边界条件。

在使用UDS时，一些情况下计算残差可能无法反映求解质量，此时应该在UDS上创建监视器，根据监视的变量值来判断求解的收敛性。采用以下控制方式可能有助于提高收敛性：

• 使用固定循环。如在Advanced Solution Controls对话框中使用F-Cycle

• 使用BCGSTAB稳定方法

• 使ILU光顺器

• 增加Pre-Sweep及Post-sweeps参数值

• 调整亚松弛因子

3.1

单相流中使用UDS

采用以下步骤在单向流中使用UDS：

• 鼠标右键选择模型树节点Parameters & Customization → User Defined Scalars，点击弹出菜单项New…打开对话框

• 在弹出的对话框中设置Number of User-Defined Scalars指定UDS方程的数量

注意：Fluent最多支持50个UDS标量方程。

• 如果要在所有的进出口位置考虑标量方程的扩散项，应当激活选项Inlet Diffusion

• 为每一个UDS指定参数：

• 指定要求解UDS方程的计算区域，可以是all fluid zones, all solid zones, all zones (fluid and solid) 或 selected zones

• 指定Flux Funciton，可以是no、mass flow rate或UDF。该选项决定Fluent采用何种方式求解对流通量

• 指定Unsteady Function为none、default或UDF

• 为每一个UDS方程指定源项。在计算域中激活选项Source Term

• 进入Source Terms标签页，点开User Scalar后方的Edit…按钮，打开设置对话框

• 对话框中通过参数Number of User Scalar . Sources指定源项的数量

• 打开材料编辑对话框指定UDS方程的扩散特性

• 边界条件中指定UDS边界条件

• 求解控制中指定UDS的求解计算参数

• 指定UDS的初始条件并求解计算

• 检查计算结果并后处理数据

3.2

多相流中使用UDS

多相流中使用UDS与单向流类似，只不过在创建UDS时需要选择相应的相，如下图所示

其他过程与单向流相同。