发布时间 : 星期二 文章fluent求解器基于密度和基于压力介绍更新完毕开始阅读
Pressure-Based Solver是基于压力法的求解器，使用的是压力修正算法，求解的控制方程是标量形式的，擅长求解不可压缩流动，对于可压流动也可以求解；Fluent 6.3以前的版本求解器，只有Segregated Solver
和
Coupled Solver，其实也就是
Pressure-Based Solver的两种处理方法；Density-Based Solver应该是Fluent 6.3新发展出来的，它是基于密度法的求解器，求解的控制方程是矢量形式的，主要离散格式有Roe，AUSM+，该方法的初衷是让Fluent具有比较好的求解可压缩流动能力，但目前格式没有添加任何限制器，因此还不太完善；它只有Coupled的算法；对于低速问题，他们是使用Preconditioning方法来处理，使之也能够计算低速问题。Preconditioning方法应该是以压力、速度、晗值为原始变量，以时间推进方法(TMM)为基础，能够将可压和不可压流场计算方法统一起来。Segregated方法是基于压力，而coupled求解是基于密度的。这样就使得segregated求解低速流动较好，而coupled求解音速/超音速问题较好。不推荐使用coupled求解马赫数低于4的流动。但是速度越高，需要的网格就越多（因为 segregated趋向于“平滑”波动），所以必须多加注意划分网格。
分离式求解器(Segregated Solver)以前主要用于不可压缩流动和微可压流动，而耦合式求解器用于高速可压流动。现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动，但总的来讲，当计算高速可压流动时，耦合式求解器比分离式求解器更有优势。
分离式求解器是顺序的、逐一的求解各方程（关于u,v,w,p和T的方程），也就是先在全部网格上解出一个方程（如u动力方程）后，再解另外一个方程（如v动量方程）。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛街之前，要经过多轮迭代。 耦合式求解器(Coupled Sover）是同时求解连续方程、动量方程能量方程及组分输运方程的耦合方程组，然后逐一地求解湍流标量方程。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过多轮迭代:
1)根据当前的解的结果，更新所有流动变量。如果计算刚刚开始，则用初始值来更新。
2）同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组（后两个方程视需要进行求解）
3）根据需要，逐一地求解湍流、辐射等标量方程。注意在求解之前，方程中用到的有关变量要用到前面得到的结果更新。 4）对于包含离散相的模拟，当内部存在相间耦合时，根据离散相的轨迹计算结果更新连续相的源项。
5）检查方程组是否收敛，若不收敛，回到第1）步，重新计算。
Fluent默认使用分离式求解器，但是，对于高速可压流动，由强体积力(如浮力或者旋转力)导致的强耦合流动，或者在非常精细的网格上求解的流动，需要考虑耦合式求解器。耦合式求解器耦合了流动
和能量方程，常常很快便可以收敛。耦合式求解器所需要的内存约是分离式求解器的1.5到2倍，选择时可以根据这一情况来权衡利弊。在需要耦合隐式的时候，如果计算机内存不够，就可以采用分离式或耦合显式。耦合显式虽然也耦合了流动和能量方程，但是它还是比耦合隐式需要的内存少，当然它的收敛性也相应差一些。
需要注意的是，在分离式求解器中提供的几个物理模型，在耦合式求解器中是没有的。这些物理模型包括：流体体积模型(VOF)，多项混合模型，欧拉混合模型，PDF燃烧模型，预混合燃烧模型，部分预混合燃烧模型，烟灰和NOx模型，Rosseland辐射模型，熔化和凝固等相变模型，指定质量流量的周期流动模型，周期性热传导模型和壳传导模型等。
而下列物理模型只在耦合式求解器中有效，在分离式求解器中无效：理想气体模型，用户定义的理想气体模型，NIST理想气体模型，非反射边界条件和用于层流火焰的化学模型。
Segregated方法是基于压力，而coupled求解是基于密度的。这样就使得segregated求解低速流动较好，而coupled求解音速/超音速问题较好。不推荐使用coupled求解马赫数低于4的流动。但是速度越高，需要的网格就越多（因为 segregated趋向于“平滑”波动），所以必须多加注意划分网格。
分离式求解器(Segregated Solver)以前主要用于不可压缩流动和微可压流动，而耦合
式求解器用于高速可压流动。现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围的流动。然而在一些特殊的问题中，某些求解器相对于其它类型可能具有更好的表现（求解更快速或在某些领域具有更好的性能）。总的来讲，当计算高速可压流动时，耦合式求解器比分离式求解器更有优势。
在早期压力基求解器主要用于不可压缩及轻微可压流动，密度基求解器则相反，起初
是设计用于高速可压缩流动。目前两种求解器均可求解很大范围内的流动（从不可压缩到高可压缩），然而对于高速可压缩流动情况，由于密度基求解器由于起初设计目的，因此具有
比压力基求解器更精确的优势（对于激波求解）。
1、密度基求解器
密度基求解器(Coupled Sover）是同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组，然后逐一地求解湍流标量方程。由于控制方程是非线性的，且相互之间是耦合的，因此，在得到收敛解之前，要经过多轮迭代:
1)根据当前的解的结果，更新所有流动变量。如果计算刚刚开始，则用初始值来更新。 2)同时求解连续方程、动量方程、能量方程及组分输运方程的耦合方程组（后两个方程视需要进行求解）
3)根据需要，逐一地求解湍流、辐射等标量方程。注意在求解之前，方程中用到的有关变量要用到前面得到的结果更新。
4)对于包含离散相的模拟，当内部存在相间耦合时，根据离散相的轨迹计算结果更新连续相的源项。
5)检查方程组是否收敛，若不收敛，回到第1）步，重新计算。
密度基求解器有两种格式：隐式和显式。密度基显式与隐式求解器依次求解额外的标量方程（如湍流和辐射等）。两种格式求解器的主要不同点在于对于耦合方程的线性化上。由于隐式格式具有很好的稳定性，因此使用隐式求解器能够比显式格式更快的获得收敛的稳定解。然而，隐式格式要比显式格式消耗更多的内存。具体情况可以查看Fluent理论手册。
对于高速可压流动，由强体积力(如浮力或者旋转力)导致的强耦合流动，或者在非常精细的网格上求解的流动，需要考虑密度基求解器。密度基求解器耦合了流动和能量方程，常常很快便可以收敛。密度基求解器所需要的内存约是压力基求解器的1.5到2倍，选择时可以根据这一情况来权衡利弊。在需要耦合隐式的时候，如果计算机内存不够，就可以采用压力基或密度基显式。密度基显式虽然也耦合了流动和能量方程，但是它还是比密度基隐式需要的内存少，当然它的收敛性也相应差一些。 2、压力基求解器
在压力基求解器中，控制方程是依次求解的。压力基求解器是从原来的分离式求解器发展来的，按顺序仪次求解动量方程、压力修正方程、能量方程和组分方程及其他标量方程，如湍流方程等，和之前不同的是，压力基求解器还增加了耦合算法，可以自由在分离求解和耦合求解之间转换，
需要注意的是，在压力基求解器中提供的几个物理模型，在密度基求解器中是没有的。这些物理模型包括：流体体积模型(VOF)，多项混合模型，欧拉混合模型，PDF燃烧模型，预混合燃烧模型，部分预混合燃烧模型，烟灰和NOx模型，Rosseland辐射模型，熔化和凝固等相变模型，指定质量流量的周期流动模型，周期性热传导模型和壳传导模型等。 3、总结
区别1：压力基求解器主要用于低速不可压缩流动的求解，而密度基方法则主要针对高速可压缩流动而设计，但是现在两种方法都已经拓展成为可以求解很大流动速度范围的求解方法。两种求解方法的共同点是都使用有限容积的离散方法，但线性化和求解离散方程的方法不同。