2.1 Fluent概述
2.1.1 Fluent软件功能
Fluent软件的基本功能如图2-1所示，一般包括以下三个部分：
图2-1 Fluent程序功能图
（1）前处理：建立几何模型及网格生成；
（2）设置与计算：进行计算设置及求解；
（3）后处理；对计算结果进行显示、输出。
可以接口的程序包括：Creo（Pro/E），Solidworks，ANSYS，I-DEAS，Hypermesh，Tecplot等。
2.1.2 Fluent的文件类型
使用Fluent时，用户需要输入和输出几种类型的文件，其中读入的文件包括grid、case、data、profile、Scheme以及journal文件，输出文件包括case、data、profile、journal以及transcript的文件。Fluent还可以保存面板的布局以及图形窗口的输出，使用各种可视化以及后处理工具可以输出数据。其主要文件类型如表2-1所示。
表2-1 Fluent中的主要文件类型
2.1.3 Fluent的特点
（1）Fluent软件采用基于完全非结构化网格的有限体积法，而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法，网格类型较多，如图2-2所示。
图2-2 Fluent的网格（控制体积）形状
（2）定常/非定常流动模拟，而且新增快速非定常模拟功能。
（3）Fluent软件中的动/变形网格技术主要解决边界运动的问题，用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件，余下的网格变化完全由求解器自动生成。网格变形方式有三种：弹性变形、动态层变式以及局部网格重构式。其局部网格重构式是Fluent所独有的，而且用途广泛，可用于非结构网格、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题。
（4）Fluent软件具有强大的网格支持能力，支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑移网格等。值得强调的是，Fluent软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术。
（5）Fluent软件包含三种算法：非耦合隐式算法、耦合显式算法及耦合隐式算法。
（6）Fluent软件包含丰富而先进的物理模型，使得用户能够精确地模拟无黏流、层流及湍流。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型、k-ε模型、雷诺应力模型（RSM）、大涡模拟模型（LES）以及最新的分离涡模拟（DES）和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型。
（7）适用于牛顿流体、非牛顿流体。
（8）含有强制/自然/混合对流的热传导，固体/流体的热传导、辐射。
（9）化学组分的混合/反应。
（10）包含自由表面流模型，欧拉多相流模型，混合多相流模型，颗粒相模型，空穴两相流模型以及湿蒸汽模型。
（11）熔化凝固，蒸发/冷凝相变模型。
（12）离散相的拉格朗日跟踪计算。
（13）非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导，多孔介质模型（考虑多孔介质压力突变）。
（14）风扇，散热器，以热交换器为对象的集中参数模型。
（15）惯性或非惯性坐标系，复数基准坐标系及滑移网格。
（16）动静翼相互作用模型化后的接续界面。
（17）基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型。
（18）质量、动量、热、化学组分的体积源项。
（19）丰富的物性参数的数据库。
（20）磁流体模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题。
（21）连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题。
（22）高效率的并行计算功能，提供多种自动/手动分区算法；内置MPI并行机制大幅提高并行效率。另外，Fluent特有动态负载平衡功能，确保全局高效并行计算。
（23）Fluent软件提供了友好的用户界面，并为用户提供了二次开发接口（UDF）。
（24）Fluent软件采用C/C++语言编写，从而大大提高了计算机内存的利用率。