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liukan12

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[资源] 自制一个k-e模型的多孔介质初场计算辅助软件，希望对大家有帮助

本人目前在研究细颗粒过滤器方面的一些问题，目前是采用陶瓷管做的一个高温粉尘过滤器。
由于陶瓷管壁达10mm，并且渗透性很低，造成多孔介质的压力降比较大，使得收敛十分困难和缓慢。对于2mm厚的管壁，时常能够在400多步左右成功收敛，并获得比较好的解。但是，当壁厚上升到10mm后，整个过程时常达到1万到2万步才能达到很好的收敛结果，而且时常需要运气。
在多方考察和结合自己的经验，做出了一个这样的软件。
主要是针对圆形管道和压力容器内部流场的CFD分析，适合FLUENT和CFX的模拟。初场的设定对于多孔介质的计算是比较关键的，但是如何设定一个合适的初场，在你并不知道这个流场的走向的时候是十分困难的。因而使得不管是按照默认的设定，还是自己随意猜测的几个初始值都会使计算变得复杂和充满变数。
在整个收敛的过程中，亚松弛因子也是一个比较难以掌握的，有的时候，在没有附加任何UDF的时候，我也时常需要将动量和湍流相关的几项下调到0.05以下。
虽然下调松弛因子能够得到更长时间稳定的解，但是也十分容易突然间的一个不收敛，直接从e-4变成e+3。（可见初场的正确形成是比较关键的）
总之，高压降多孔介质的收敛过程是一个痛苦，漫长，复杂，同时又似乎不可重复的过程，虽然，我自己已经做过近千次的结果，但是依然没有找到一些固定的规律。希望能够有这方面研究比较多的人，能够提出宝贵的建议和方法，节约大家宝贵的时间。

上图为使用界面，其中方法主要以fluent15.0自带帮助文档为主，结合一部分文献资料。下面三个按钮，当按计算的时候，会开始计算，请按多次计算，结果不变时为最终结果。25度空气按钮，是在标况下25度空气的默认流体力学属性，可以避免重复输入的麻烦。25度水也是如此。
由于本人编程水平有限，对于输入变量没有做非常严格的筛选，所有变量的输入都是采用单精度。使用本软件时，需要严格的输入每一个值。
本软件目前只针对圆形管道，方形管道计算尚未完成，同时管道润湿比例也是只用了全润湿的模式。后期版本将进一步加入对这些的情况的计算。

希望大家能够一起探讨多孔介质收敛问题，节约宝贵的研究时间。
目前比较好的一个办法是，先不考虑多孔介质，然后建立一个初场，然后再把多孔介质调回来算。（这对于低压降来说，是绝对十分幸福的事情）对于高压降，如果多孔的存在对于流场的扭曲比较大的话，这样算的话，可能结果最后是不对的。但可以把多孔设置为中空，然后再设置为壁面，把你认为比较符合物理流向的地方的壁面设置为中空，让多孔介质的外壁面形成一个流场，然后再在内部patch一个初始速度，这也是可以的。
对于说明手册中所说的，不适合用hybrid初始方式，我认为合适的时候，是可以考虑用hybrid的方法的，然后再在每个流域上patch比较理想的初始值，因为hybrid建立的初场是比较健壮的。

对于一般的流场来说，k-e realizable有比较经济性的结果，但是如果对于旋转很强的场，还是需要用RSM。而RSM很多时候需要用到couple算法，需要十分大量的计算资源。

最后，十分希望有更好办法的人能够分享你的办法。

本软件的使用需要net framework 4.0的支持。同时，目前只针对k-e模型做了设置。

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