Fluent中的各种初始化

初始条件指的是初始时刻计算域所处的状态。通常需要人为指定。对于稳态问题，初始条件不会影响最终结果，但是会影响到计算收敛过程。若设定的初始条件与真实状态有较大差异时，可能会造成计算不收敛。对于瞬态问题，初始条件会直接影响计算结果。

在Fluent中进行求解计算之前，都需要对计算域进行初始化。Fluent提供了多种初始化方法：Hybird Initialization、Standard Initialization、FMGInitialization、Patch以及UDF宏。初始化的目的是为区域或边界指定初始值。 

如图所示，点击模型树节点Initialization即可打开初始化面板。

注意：根据所选的物理模型，需要设置的初始值项目不一样。

通过指定Initial Values列表中的各参数的值来实现整个计算域初始化。在进行参数设置过程中，可以通过Compute from下方的下拉框辅助设置。

注意：Starndard Initialization初始化是利用用户设置的参数值，至于是用compute from下拉框中的哪一个辅助设置的，对于初始化是没有任何关系的。常用的compute from选择为all-zones或入口边界。

Hybrid初始化方法通过收集用户指定的边界信息，通过求解拉普拉斯方程求解得出计算域中压力场与速度场初始分布。对于其他的物理量（如温度、湍流、组分、体积分数等）则自动基于区域平均插值得到。

Hybrid初始化不需要指定任何任何参数，软件通过读取用户设定的边界参数自动估算初始值，在使用过程中，只需要直接点击Initialize按钮即可。对于单相稳态问题，Fluent默认采用Hybrid初始化，而对于多相流或者瞬态问题，Fluent默认采用Standard初始化，但是也可以使用Hybrid初始化。

当Hybrid初始化计算不收敛时，可以通过点击按钮More Settings…打开参数设置对话框，设置增大Number of Iterations参数值。

Full Multigrid Initialization（FMG初始化）是Fluent提供的另外一种初始化方法，其常用于非常复杂的流动问题，如旋转机械中的复杂流动问题、扩张管或螺旋管中的流动等。这些复杂流动问题的计算过程中，若能在计算之前能够使用更好的初始值，则能够加速收敛过程。FMG初始化可以以最小的计算成本获取最好的初始值近似。

注意：目前FMG初始化只能用于稳态计算中。

Fluent并未提供GUI方式进行FMG初始化，要在Fluent中启用FMG初始化，需要采用TUI命令：

Solve→initialize→fmg-initialization

若需要设置FMG初始化参数，则可以使用TUI命令：

solve → initialize → set-fmg-initialization

在进行初始化过程中，有时候需要针对某一局部区域或部件进行特殊指定，此时则需要使用到Patch。

注意：在进行Patch之前，需要进行全局初始化，否则Patch按钮不会被激活。

1、区域标记

若是要Patch某一个区域，则需要在Patch直接进行区域标记。选择工具栏按钮Mark/Adapt Cells，选择其中子功能Region…即可打开区域创建对话框。 

如图5-17所示为Region创建对话框，在此对话框中设置要创建的区域参数，即可对区域进行标记。 

对话框中的一些参数说明：

• Inside：选择创建的参数所围成的区域内部的几何；

• Outside：选择创建参数所围成的区域外部的几何；

• Quad：利用两个角点坐标创建矩形；

• Circle：利用圆心坐标及半径创建圆；

• Cylinder：利用两个底面圆心坐标及半径创建圆柱

区域参数设置完毕后，点击Mark按钮标记区域。如图5-17所示为标记一个圆心坐标为[10,6]，半径为1 m的圆。

2、Patch区域

当区域标记完毕后，即可利用Patch为所标记的区域进行局部初始化。

如图5-18所示，前面标记的区域出现在Registers to Patch列表中，可以选择此区域，并设置要Patch的值，图中Patch该区域的压力为500Pa，点击Patch按钮即可对该标记的区域进行初始化。 

如图5-19所示为Patch后的压力分布。除了软件提供的标准变量外，用户自定义变量也可以用于Patch，另外利用UDF宏DEFINE_INIT代替Patch进行局部初始化。

对于非规则的几何Patch，可以利用DEFINE_INIT宏来指定。

此UDF宏结构非常简单：

DEFINE_INIT(name,d)

例如要定义一个中心在[10,6]，长轴2m，短轴1m的椭圆，初始压力为500Pa，则可以使用以下UDF宏文件。

UDF编译加载完毕后，点击按钮Function Hooks…

弹出如图所示对话框，在其中加载UDF。

点击模型树节点Initialization，重新进行初始化。

初始化完毕后查看压力分布，如下图所示。