Fluent入门与进阶教程读书报告

随着计算机技术的不断发展和进步，计算流体力学成为继理论流体力学和实验流体力学方法后的又一种重要的研究手段。一些由于实际情况限制无法或不好进行实验和理论研究的工程问题，很大程度上可以利用计算流体力学来解决。自英国的PHOENICS公司首先推出商用CFD软件后，流动传热计算的CFD商用软件在工程领域发挥出越来越大的作用。诸如波音，丰田等大型公司的产品研发过程中，均利用到了CFD软件，而且可以大大节省其研究经费，缩短开发周期。

根据自己的研究方向，在本学期阅读了FLUENT入门与进阶教程该书，书中所述的FLUENT软件是现有市场中占有率较高的商业软件，同之前所说的CFD软件一样，大量应用于工程实践中的产品设计，优化过程中。在今后的学习过程中，同样要做较多的数值模拟，在实践使用该类软件的过程中，应该要避免只知道怎么做，而不知道为什么这样做，从而在面对一些比较复杂的工程问题时，缺乏解决问题的思路和经验。

可以将该书分为两部分，第一部分主要讲述流体力学和计算流体力学基础，流体力学部分包括流体流动分类，基本概念，边界层，绕流阻力，流体流动的控制方程等内容。而计算流体力学部分则包括计算流体力学求解过程，数值模拟方法，以及FLUENT软件中用到的FVM有限容积法的讲解。第二部分则是一些工程实例应用中，数值模拟过程的讲解。包括：流体流动，自然对流与辐射传热，离散相数值模拟，多相流，以及燃烧的数值模拟等。另外，由于FLUENT还可以通过UDF功能以其为平台进行二次开发和个性化设置，书中还介绍了关于用户自定义函数UDF的部分。

了解基本的流体力学和计算流体力学知识是在做数值模拟研究中必不可少的，这些知识可以帮助我们更好的理解，分析问题，在设置物理模型和选择控制方程时不会出现问题。

流体力学基础：

流体力学研究的对象是流体，所用的数学模型是连续介质模型，所谓连续介质模型是指假设流体分子之间的距离（流体分子运动的平均自由程）相对于研究问题中的宏观物理尺度非常小，即微观上足够大，宏观上足够小。由于太细的说明占用的篇幅可能太大，这里我只提一下书中讲到的一些流体力学基本概念：压强，流体粘性，流体密度；流体流动的分类方式常用的几种：理想流体和粘性流体，牛顿流体和非牛顿流体，可压和不可压流体，层流与湍流，定常与非定常流动。

流体流动的控制方程，流体流动要受物理定律的支配，基本的守恒定律有：质量守恒定律：

为密度，为时间，为速度矢量，源项。

动量守恒定律：

动力守恒定律可以这样表述，微元体中流体的动量对时间的变化率等于外界作用在该流体微元体的各种力之和。

能量守恒定律：

为流体为微团的总能，为有效导热系数，为组分的扩散通量。

方程等号右边的前三项依次为导热，组分扩散，粘性耗散所引起的能量传递，为化学反应或其他原因的热源项。

若流动中包含着不同的组分的混合或相互作用，系统遵循组分守恒定律：

为组分的质量分数，为系统内部单位时间内单位体积通过化学反应消耗火生成该组分的净生成率，表示通过其他方式所生成的该组分的净生成率的其他质量源项。

若流体流动处于湍流状态，系统遵循湍流输运方程：FLUENT中提供的RANS(Reynolds Averaged Navier-Stokes)模型有：单方程模型，双方程模型。

计算流体力学基础：

计算流体力学是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和传热等相关物理现象的系统做出的分析。其基本思想是把原来在时间域，空间域上连续的物理量的场，如速度场，压力场，用一系列的有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起来关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。CFD可以看做是在流动基本方程（诸如上述流体力学基础部分中讲到的，质量守恒方程，动量守恒方程，能量守恒方程）控制下对流体的数值模拟。通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各位置上的基本物理量（速度，压力，温度，浓度）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定漩涡分布特性，空化特性及脱流区等。可以根据这些计算出相关的其他物理量，如旋转流体机械的转矩，水力损失，效率等。与一些三维制图软件联用，进行产品的结构优化设计等。

计算流体力学求解过程：

建立基本方程组，建立或选择模型或封闭方法，确定初始与边界条件，划分计算网格，建立离散化方程，制定求解方法，给定求解条件，最后为数值模拟求解结果与实验结果的对比分析。

建立基本方程组：

数值模拟的第一步是由流体力学，热力学，传热传质学，燃烧学等基本原理出发，建立质量，动量，能量，组分，湍流特性的守恒方程组。如之前提到了的连续（质量守恒）方程，动量方程，组分输运方程，湍流方程等。

建立或选择模型或封闭方法：

选出基本的方程组后并非就可以了，这些方程组往往不封闭，特别是湍流，多相流，化学反应流。例如：动量方程中的脉动速度关联项（雷诺应力项），能量方程中的湍流导热项及辐射项，扩散方程中的扩散项及湍流反应项等均是未知的。解决这一问题，使得方程组封闭，就是模拟理论的关键问题。FLUENT中有一些预设的物理模型可供选择，如湍流模型，两相流模型，湍流反应模型，辐射换热模型等。还有就是我们可以根据具体问题通过实验事实或物理实际的基本假设来构造各个过程的模型，利用之前提到的UDF功能，将FLUENT作为一个开发平台，来实现自己提出的物理模型。

确定初始与边界条件：

数值模拟接下来的步骤便是按给定的几何形状和尺寸，由问题的物理特征出发，确定计算域并给定计算域的进出口，轴线及各个壁面或自由面处条件。边界条件设定至关重要，往往其合理性也是数值模拟成败的关键。

划分计算网格：

划分计算网格，采用控制方程在空间区域上的离散，然后求解得到离散方程组。其本质是把连续的空间变量用离散的网格点上的变量来近似，连续的控制方程在离散之后就成为所有网格点上变量的非线性方程组。FLUENT的前处理器GAMBIT，可以很方便的生成各种网格，包括二维三角形，四边形网格以及三维的四面体，六面体，棱锥，棱柱等多种网格。

建立离散化方程：

用数值方法求解偏微分方程组，必须将该方程组离散化，把计算域内有限数量位置（网格节点或者网格控制体的中心点）上的因变量作为基本未知量来处理，从而建立一系列关于这组未知量的代数方程组，然后通过求解代数方程组来得到这些节点上的值。FLUENT中使用的是有限容积法（FVM），提供多种差分格式选择，如中心差分，一阶迎风，二阶迎风，QUICK格式，三阶MUCSL格式等。对于非定常问题，还有涉及时间上的差分，FLUENT提供了隐式，显式的一阶和二阶时间差分格式。

制定求解方法：

对离散完成的差分方程组已经有各种不同的求解方法。例如涡量-流函数算法，基于压力-速度修正算法（SIMPLE算法），基于密度的耦合隐式或显式时间推进求解算法等。

数值模拟求解结果与实验结果的对比分析：

    在对各种工况进行大量的模拟计算后，解收敛，就可以得到一批可用的变量场结果。这里判别计算的收敛是一个经验性工作。常用的方法是判定残差小于我们设定的某个小量，在实践中，常常要配合以总的质量流量，某点的物理量变化或某个截面通量物理量的变化，物体所受力或力矩的变化来综合判定。有时候我们看到监控的物理量不再发生变化，或者所监控的物理量呈周期性变化时，就认为收敛了。如果计算不收敛，呈发散趋势，就需要调节松弛因子，降低差分格式，选择更简单的模型，甚至重新回到GAMBIT中划分网格来提高网格质量，再重新计算。总之，要获得计算收敛的数值模拟结果。

第二篇：书籍阅读报告

教三乙　何倩媚　９５１２Ｚ４１

書籍閱讀報告

「學校行政新論」吳清基主編

吳清基(民９０)，學校行政新論。台北：師大書苑。

一、本書摘要：

        學校行政所包含範圍是如此廣﹗書雖是吳清基紸編，可是內容分為好幾個不同的作者，江文雄、施明發、林鎮坤、蘇清守、張明輝共同創作。不一樣的作者，不一樣的生活經驗，可是他們的目標是一致的，反而帶給我們更廣、更多元的的知識。在吳清基主編的「學校行政新論」裡。除了論述行政部門、人員，還因應社會變遷，而加入了不少各新的、可在學校裡應用的概念。

        本書先說明過去一般人對學校行政的基本認識開始，接著從淺入深、一點一點的介紹行政有關的事，最基本的單位是――組織，組織的個體是人，在人與人間又出現團體，每所學校都各自獨有的組織氛圍，包括組織的結構文化在學校最為重要。當有了組織領導方式後，我們就可以探討到決策，在學校裏做決策是一件很艱難的事，決策的過程也很多，而且隨著校長所善長的領導方式而有所改變。

        之後的是溝通和領導，先說一下書上的溝通，溝通過程包含　 (發訊者)訊息→編碼→管道→(收訊者)解碼→訊息→回饋，領導者在溝通上要很主動且有效。溝通是為了彼此了解，校長了解到下層人士的需求或期望，必定帶出好團隊。因此，校長可找出因應的領導方式。帶著全人走向目標。不管結果好與壞，評鑑是必要的，評鑑是反省的機會，是留給新人在決策時參考的資料。

        書上談到人員，這裏只提到，校長、主任、教師和學生。另外細微的還有家長、社區、校工等。最後跟大家介紹教育法規。不論是任何人員，都要了解自己的權利。

二、心得感想：

        「學校行政新論」全面談及了在台灣的教育現況，如果把內容書成樹狀，一定是分枝繁雜的大榕樹。內容實在細微，而且彼此間又存在著微妙的關系。

目前我最想了解學校運作，所以對有關校內的人事物和團體比較深刻。學校，指在一定範圍內。行政，在這範圍裏，組織和領導等是如何規劃的。

        校長是一龍之頭，校內要決定很多爭執，過程中，溝通很重要，要用哪種方式溝通？怎樣分工才讓人覺得平等？要顧及的事情又那麼得多﹗

在此我認為，書是死的，內容也規劃好一章一章分類了，人事物就如書上描述的那樣而已嗎？不可能。人是群體生活，不同的人走在一起會發生化學作用，就如，我和你是好朋友，你卻討厭我另一個朋友。事情要在實際狀況，仔細了解後，才能比較方法的適當性。

我的意思是說，書上提到好多的方法，我們沒有辦法知道哪個較好？哪個較差？各方法間也都沒有明確分隔線。我們能做的是，把方法都熟讀，學會現場觀察、訓練優秀的溝通、培養良好人際。在必要時刻，要具有人情味。合併我們所知道的去發現、去創造。