CFD案例的案例
CFD專欄丨尋找最優(yōu)解：CFD參數(shù)優(yōu)化案例分享（一）
得到回歸方程式
本期的案例講解就到這里啦，之后我們還將帶來更多CFD參數(shù)優(yōu)化案例的講解，感興趣的朋友們歡迎持續(xù)關注 Altair 官方微信公眾號，點擊文末或標題下方的CFD專欄，還可以閱讀更多往期文章，下期見~
關于 Altair 澳汰爾
Altair（納斯達克股票代碼：ALTR）是計算科學和智能領域的全球領導者之一，在仿真、高性能計算 (HPC) 和人工智能等領域提供軟件和云解決方案。Altair 能使跨越廣泛行業(yè)的企業(yè)們在連接的世界中更高效地競爭，并創(chuàng)造更可持續(xù)的未來。
公司總部位于美國密歇根州，服務于13000多家全球企業(yè)，應用行業(yè)包括汽車、消費電子、航空航天、能源、機車車輛、造船、國防軍工、金融、零售等。
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展開 使用 CFD 仿真優(yōu)化建筑設計 附精通CFD工程仿真與案例實戰(zhàn)下載
聚碳酸酯雨幕系統(tǒng)的 CFD 仿真，其中竣工條件導致意想不到的太陽輻射得熱量。產(chǎn)生的問題包括面板變形和 XPS 隔熱層的表面熔化。對雨幕改造的 CFD 分析成功地確定了允許的最大太陽輻射得熱量和最低的通風要求。圖片由 Steven Doggett 提供。
通過 CFD 分析，Built Environments 團隊能夠確定重新設計所需的最低通風要求和允許的最大太陽輻射得熱量。現(xiàn)場的數(shù)據(jù)驗證了仿真結(jié)果的正確性。最后，Doggett 指出，團隊成員發(fā)現(xiàn)他們“準確計算了他們在現(xiàn)場看到的情況”。
應對建筑仿真挑戰(zhàn)
建筑是一個非常實用且“腳踏實地”的行業(yè)。因此，Doggett 強調(diào)了在建筑物理和整個建筑行業(yè)中使用仿真時，對實際物理測試進行基準測試的重要性。我們需要進行基準測試來增加對仿真結(jié)果的信心。
Built Environments 團隊成員在 CFD 仿真中使用現(xiàn)場收集的真實數(shù)據(jù)。這樣，他們可以立即驗證條件，并確認不同的條件如何影響建筑設計。Doggett 表示，這讓他能夠“看到仿真的力量”，因為他可以“立即看到基準”。
仿真在建筑領域的應用也帶來了另一個挑戰(zhàn)：建筑分析中需要的大規(guī)模變化。以建筑物的小規(guī)模特征為例，正如前面提到的雨幕，它會影響整個建筑物的熱效率。Doggett 評論道，你可以通過使用二維和三維建模以及 COMSOL Multiphysics 的網(wǎng)格劃分功能來應對這種規(guī)模的變化。
盡管存在不少挑戰(zhàn)，但仿真仍能夠滿足各種建筑設計、施工和評估需求，有助于為未來的建筑設計奠定基礎。
下載地址：精通CFD工程仿真與案例實戰(zhàn)
展開 CFD專欄丨 尋找最優(yōu)解：參數(shù)優(yōu)化案例（二）
A
數(shù)值仿真的參數(shù)優(yōu)化
在上期文章中，我們給大家?guī)砹藱C翼多學科優(yōu)化、擬合試驗曲線、一維CFD模型參數(shù)的DOE和回歸分析三個參數(shù)優(yōu)化案例，本期文章將繼續(xù)為各位講解多個 Altair CFD 參數(shù)優(yōu)化案例，一起來看看吧。
案例：汽車排氣管形狀優(yōu)化
燃油車的尾氣排放通過三元催化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮氣。排氣管的紊亂流動會造成：部分廢氣未被化學反應，產(chǎn)生污染；氣流集中在局部加速催化劑老化；壓力損失大，汽車動力性能下降。
優(yōu)化參數(shù)：排氣管彎頭的形狀。
CFD專欄丨 尋找最優(yōu)解：參數(shù)優(yōu)化案例（二）
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數(shù)值仿真的參數(shù)優(yōu)化
在上期文章中，我們給大家?guī)砹藱C翼多學科優(yōu)化、擬合試驗曲線、一維CFD模型參數(shù)的DOE和回歸分析三個參數(shù)優(yōu)化案例，本期文章將繼續(xù)為各位講解多個 Altair CFD 參數(shù)優(yōu)化案例，一起來看看吧。
案例：汽車排氣管形狀優(yōu)化
燃油車的尾氣排放通過三元催化轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的二氧化碳、水和氮氣。
CONVERGE滾動活塞式壓縮機三維CFD分析案例
CONVERGE滾動活塞式壓縮機三維CFD分析案例
關于CONVERGE
CONVERGE是由美國Convergent Science Inc（CSI）公司2006年開發(fā)的一款新一代CFD軟件。因為它一CSI舉解決了CFD領域中非常棘手的全自動六面體網(wǎng)格剖分和運動邊界處理問題，并具備完善的湍流、噴霧、燃燒、排放等發(fā)動機缸內(nèi)分析需要的各種物理模型而在行業(yè)大獲好評和推薦！CONVERGE首先被成功應用到活塞式發(fā)動機行業(yè)，包括柴油機、汽油機、天然氣/乙醇/氫氣/混合氣體發(fā)動機等，如今，CONVERGE已一躍成為國內(nèi)外發(fā)動機設計領域使用最廣泛的知名CFD分析工具!
滾動活塞式壓縮機具備結(jié)構簡單，部件少，制造成本低，效率和可靠性高等優(yōu)點，在小容量冰箱或空調(diào)被大量使用。其主要工作部件（如圖1）包括靜態(tài)氣缸、偏心滾動轉(zhuǎn)子、滑片和排氣閥等。所有部件之間存在兩條主要的接觸線，分別是偏心轉(zhuǎn)子和氣缸壁之間以及滾動轉(zhuǎn)子和滑片之間。兩條接觸線使整個腔室分為吸氣室和壓縮室。吸氣室和進氣道相連，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，腔體擴張，氣體進入腔室。同時，壓縮室體積減小，一旦壓力足夠大，排氣閥打開，壓縮氣體排出。
展開 4個案例帶你深入了解發(fā)動機的CFD分析
油泵作為容積式運動機械，進行CFD分析時需要構建結(jié)構網(wǎng)格并描述動網(wǎng)格運動，傳統(tǒng)CFD軟件難以完成。此外在低溫環(huán)境下油品粘度加大，不能以牛頓流體介質(zhì)對待，油泵吸油過程存在氣液兩相，油泵是否能正常吸油需要利用多相流的分析手段進行分析，因此數(shù)值求解難度加大。
PumpLinx作為專業(yè)的運動機械CFD工具，內(nèi)置有專業(yè)的泵模板可快速完成泵的結(jié)構網(wǎng)格劃分和動網(wǎng)格設置。同時PumpLinx內(nèi)置有非牛流體模型和基于VOF的多相流分析模型可以較好地實現(xiàn)泵的自吸過程的分析。
圖13 油泵自吸模擬
圖14 油液高度隨時間變化對比結(jié)果
總結(jié)
PumpLinx作為專業(yè)的運動機械分析工具，不僅可以快速完成運動機械的單個部件分析，對于系統(tǒng)級的分析也能很好地適應，其前處理時間和計算求解時間均在可接受范圍內(nèi)，可以在相對較短的時間內(nèi)獲得豐富的數(shù)據(jù)結(jié)果指導設計。值得一提的是，上述系統(tǒng)級分析的案例對于計算機配置并沒有特別高的要求，大部分案例的計算均在下述配置的電腦上完成。
圖15 機器配置
文章來源：海基科技
展開 CFD專欄丨尋找最優(yōu)解：CFD參數(shù)優(yōu)化案例分享（一）
藍色曲線exp：試驗溫度
灰色曲線run0：初始參數(shù)模擬溫度
橙色曲線opt：優(yōu)化參數(shù)模擬溫度
優(yōu)化流程：
SimLab中創(chuàng)建CFD模型，定義初始熱功率時間歷程曲線
HyperStudy采用參數(shù)化文件模式定義優(yōu)化變量（5個時間點的功率），提取響應 （監(jiān)測點溫度）
導入試驗曲線，Area Tool比較兩條曲線，將曲線的面積差作為優(yōu)化目標
ARSM自適應響應面優(yōu)化算法最小化面積差，26輪迭代后獲得最優(yōu)解
航空電子設備
AcuSolve仿真結(jié)果
定義響應曲線
初始參數(shù)模擬溫度和試驗溫度的曲線的對比（紅色是面積差）
選擇優(yōu)化算法
優(yōu)化過程（綠色是最優(yōu)解）
案例：一維CFD模型參數(shù)的DOE和回歸分析
在一維流體模塊
展開 「CFD案例-Fluent」27 水中穩(wěn)態(tài)傳熱CFD模擬
本案例在ANSYS2020R1中演示了如何利用Fluent進行水中穩(wěn)態(tài)傳熱CFD仿真。首先于Solidworks中建立幾何模型，接著導入ANSYS DesignModeler中進行前處理，并進行命名邊界條件，然后導入ANSYS Mesh進行網(wǎng)格劃分，接著利用Fluent進行求解，最后在CFD-POST中進行后處理。案例基于3D、穩(wěn)態(tài)求解。
CFD網(wǎng)格你應該了解的常識 附精通CFD動網(wǎng)格工程仿真與案例實戰(zhàn)下載
下載地址：精通CFD動網(wǎng)格工程仿真與案例實戰(zhàn)
Fluent Meshing案例：CFD幾何包面
案例輸入幾何下載：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1wRWsWjgHrA12-GQUoxs5Rw?pwd=6x6w 提取碼：6x6w
”
（完）
文章來源：CFD之道
案例分享 | CFD在風扇高效化設計的應用
風扇設計的CFD仿真應用
風扇葉片是送風機械的主要部件，CFD仿真是提高風扇葉片的效率非常有效的設計工具。通過葉輪周圍的流體流動狀態(tài)的可視化，可以掌握湍流的發(fā)生位置，由葉片的工作能量和靜壓的計算結(jié)果可以預測風扇的送風效率。
仿真模型
要點:在實用計算負荷范圍內(nèi)建立仿真模型，對在保證工程精度的前提下進行送風性能評價非常重要。
1. 包含外殼
? 風扇整體模型
非軸對稱。
由于滾動形狀和隨時間變化的葉片與外殼的相對位置關系對送風性能的影響很大，需要考慮葉輪整體的非定常仿真。
2. 無外殼模型
? 單一葉片間的流路模型
假設各個葉片之間的流動狀態(tài)為周期軸對稱
仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的比較
【對象】不含外殼
選擇不同葉片內(nèi)徑/高度，吸入口高度等三種離心風扇（如下表 A, B, C)
實測值與仿真結(jié)果的趨勢一致
小結(jié)
根據(jù)送風機械的形態(tài)利用優(yōu)化模型進行CFD仿真，算出改善效率的設計參數(shù)。削減電耗是一個送風機械設計的重要課題，隨著計算機的高速化，充分利用CFD仿真進行高度復雜的仿真實現(xiàn)高效率產(chǎn)品開發(fā)。（此文由MSC Cradle技術部提供）
展開 
后向臺階CFD模擬和驗證案例（UDF） ￥5
問題描述
給定條件下的重要幾何和流量參數(shù)（來自參考）
進口速度分布方程的推導及相應的UDF
ICEMCFD中的六邊形網(wǎng)格生成
Fluent中的問題設置和解決方案
使用excel從CFD中獲取再附著位置
將其與Biswas等人的實驗數(shù)據(jù)進行比較。
1.4 Two Dimensional Backward Facing CFD tutorial_DM_ICEMCFD_Fluent.pptx
1.3 refernce 1back_step_data_bank.pdf
1.后向臺階CFD模擬和驗證.mp4（英文）
案例分享 | CFD仿真在半導體制造工藝過程中的應用
Motoyama說，它比日本以外的國際CFD軟件公司開發(fā)的其他工具都快得多。首先將復雜的查詢要求提交給代理商，然后將其轉(zhuǎn)發(fā)給開發(fā)人員。最后，花了兩到三天才能收到答復。“由于我們是日本的制造商，使用在日本開發(fā)的軟件意味著更大的收益。剛開始使用該軟件時，他們的售后極大地幫助了我們。那時，盡管對軟件了解甚少，但我們還是嘗試從涉及移動對象的非常復雜的分析開始。感謝Cradle工程師提供的支持，我們可以學習如何充分使用軟件。” Mr.Motoyama說。
Mr. Motoyama參加了由Cradle組織的scSTREAM研討會。“我記得Cradle的銷售工程師建議我參加計算力學工程師證書考試，激發(fā)了我學習CFD（計算流體動力學）的動力。” 他根據(jù)Cradle軟件用戶手冊和各種論文，研究了CFD理論。這也幫助了他更好地了解該軟件可以做什么和不能做什么。Mr. Motoyama說：“我需要獲得能夠正確判斷結(jié)果的能力，因此復習了CFD和流體工程的基礎。” 盡管復習了大學中CFD的基本內(nèi)容，但他說在被任命為Hirata公司的分析團隊成員之后，變得更加專注了。
使用新功能的進一步挑戰(zhàn)
當最初引進scSTREAM時，Hirata公司對大型方形設備進行了分析，這些設備使用scSTREAM的常規(guī)結(jié)構化網(wǎng)格功能可以很好地工作。
現(xiàn)在，他們準備使用scSTREAM中的cut-cell功能繼續(xù)分析彎曲部件目標。
“如果我們能夠正確使用cut-cell功能，我認為將能夠在不使用非結(jié)構化網(wǎng)格SC / Tetra軟件的情況下分析彎曲物體。
我們期待著cut-cell功能的進一步發(fā)展。
展開 案例解析|翼型擺動cfd模擬
本項目采用openfoam軟件，根據(jù)naca0012模型模擬運動中的翼型偏轉(zhuǎn)，利用嵌套網(wǎng)格技術生成單獨的翼型貼體網(wǎng)格（如圖3所示），對大尺度的運動網(wǎng)格進行cfd模擬。
模型簡化
模擬項目采用NACA0012翼型，如下圖所示：
圖1. 翼型幾何模型
網(wǎng)格劃分
使用snappHexMesh工具對幾何模型進行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格為嵌套網(wǎng)格（如圖3），分為背景網(wǎng)格和翼型貼體網(wǎng)格。
網(wǎng)格具體信息參數(shù)如下表1、表2所示：
表1背景網(wǎng)格信息參數(shù)
表2翼型貼體網(wǎng)格信息參數(shù)
物性參數(shù)
分析所涉及流場介質(zhì)為空氣，其相關物性參數(shù)如表3所示。
案例解析|離心泵CFD分析
案例來源：陸面體科技官網(wǎng)
案例作者：羅宇航
摘要：通過OpenFOAM求解器對離心泵進行CFD模擬分析，計算泵軸向力、揚程等參數(shù)
項目概述
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和節(jié)能環(huán)保要求的提高，對與之配套的輔機設備水泵的參數(shù)和可靠性要求也越來越高。在給水泵的設計制造過程中，泵的軸向力預測問題一直是困擾給水泵設計人員的一個難題，以前采用經(jīng)驗公式進行計算，但是計算值與實際值之間存在較大的差異，且僅能對設計工況下的軸向力進行計算，是水泵設計中需要解決的問題之一。
離心泵是工業(yè)上廣泛使用的泵類，已廣泛應用于石油、化工、航空、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)。離心泵通過旋轉(zhuǎn)葉輪將機械能從電動機傳遞到流體中，從而增加流體壓力。流體從進口流入葉輪中心，再沿葉輪葉片外緣排出。本項目通過openfoam求解器對離心泵進行cfd模擬分析，計算泵軸向力、揚程等參數(shù)。
模型簡化
本算例使用幾何來源simscale網(wǎng)站pump案例。
離心泵幾何形狀
網(wǎng)格劃分
本算例使用網(wǎng)格來源simscale網(wǎng)站pump案例。網(wǎng)格為混合網(wǎng)格（如圖2），網(wǎng)格具體信息參數(shù)如下表1所示：
表1網(wǎng)格信息參數(shù)
網(wǎng)格總數(shù)
數(shù)量 3799153 10674188 3446576
網(wǎng)格類型
類型 hexahedra prisms tet wedges polyhedra 數(shù)量 3172282 55573 1400 217320 網(wǎng)格質(zhì)量
評價指標 最大縱橫比 最小體積 最大非正交性 最大歪斜率 值 30.16 4.04e-013 70.73 18.04
物性參數(shù)
分析所涉及流場介質(zhì)主要包括水和空氣，sigma值取0.07，其相關物性參數(shù)如表2所示。
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