內(nèi)流域
關(guān)注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時間：2020-04-04
內(nèi)流域的視頻教程
對上個視頻中網(wǎng)格劃分的修整（無聲）
柔性管道的雙向流固耦合中，流體部分的網(wǎng)格沒有按照理想的畫出來，后面發(fā)現(xiàn)，這個畫網(wǎng)格還與順序有關(guān)，先畫外流域（抑制內(nèi)流域），然后解除內(nèi)流域抑制，劃分內(nèi)流域就完全可以了。
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內(nèi)流域的實例教程
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相比于Design Modeler模塊的兩種內(nèi)流域抽取方式，SpaceClaim將兩種內(nèi)流域抽取的方式進行了一個整合，只需要選取要形成內(nèi)流域的邊界面以及一個內(nèi)部面就能抽取形成內(nèi)流域，操作要更為快捷。
最后，如果有workbench相關(guān)仿真需求，歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
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某綠色住宅建筑的通風優(yōu)化設(shè)計
1模型建立
1.1 CAD模型
本文選取某一住宅，在catia中建立的房屋幾何模型如圖2所示，在幾何中只對墻壁進行建模，同時存在房屋內(nèi)流場和房屋外流場，并忽略了對結(jié)果影響比較小的一些細節(jié)，具體如下：
（1） 圍欄結(jié)構(gòu)不會對房屋流場造成較大影響，但其結(jié)果比較復雜會增加巨大工作量，故將其忽略；
（2） 屋頂一般為三角梁結(jié)果，且屋內(nèi)為一平面，故只對內(nèi)流域進行建模；
（3） 通風時，將室內(nèi)所有的門和窗均打開，故建模時將門窗設(shè)置成打開狀態(tài)；
（4） 忽略室外樹木等對外流場的影響；
圖2 房屋三維模型
將幾何導入到spaceclaim中進行外流場建模，將入口和兩側(cè)取為3倍的建筑物長度，出口取為5倍的建筑物長度，上方取為5倍建筑物高度建立外流場，通過設(shè)置外流場的朝向來改變來流方向，由于上海地區(qū)風向主要以SSE為主，所以這里設(shè)置來流面與東夾角為22.5°。同時在建立流場模型時，將內(nèi)流域單獨剖分出來進行加密，最后應(yīng)用共享拓補將各個計算域的交接部分進行耦合，最終得到的流場模型如圖3所示。
圖3 建筑物流場幾何模型
1.2 網(wǎng)格劃分
將處理好的幾何導入到ansys meshing中進行網(wǎng)格劃分，外流域網(wǎng)格尺寸設(shè)置為1m，內(nèi)流域網(wǎng)格尺寸設(shè)置為0.1m，采用四面體網(wǎng)格進行網(wǎng)格劃分，最終得到的網(wǎng)格示意圖如圖4和圖5所示，最終單元數(shù)量502W，網(wǎng)格質(zhì)量在0.18以上，網(wǎng)格質(zhì)量較高，可以用于計算。
圖4 外流場整體示意圖
圖5 內(nèi)流域局部網(wǎng)格示意圖
1.3計算模型建立
將網(wǎng)格導入到fluent當中就行求解設(shè)置，采用壓力基穩(wěn)態(tài)求解器來進行求解計算，首先檢查一下網(wǎng)格，保證最小網(wǎng)格尺寸大于0，之后檢查一下網(wǎng)格尺寸與實際情況的符合情況。
展開 背 景
本案例為發(fā)動機缸頭的內(nèi)流場抽取。使用SpaceClaim可以較快的準備好燃燒分析用的幾何模型并處理好發(fā)電機熱管理分析用的流體域，比使用UG等軟件省時不少。
在SpaceClaim中，可以使用體積提取和分離面的兩種方法來提取CFD分析所需要的流域。
第一種方法：體積工具
具體步驟：
在體積提取工具中，分別選擇邊界面和矢量面后點擊“完成”即可成功得到內(nèi)流域。
第二種方法：分離面+拼接
具體步驟：
1.選中主要邊界面，鼠標右鍵單擊后選擇“分離”選項。實體即被分成多個面體；
2.僅顯示內(nèi)流暢內(nèi)表面；
3.使用“修復”菜單下的“缺失的面”操作將其自動縫合成實體。
優(yōu)劣比較
第一種體積抽取工具的方法能直接得到封閉好的流域，且能對裝配體進行操作來得到想要的流體域；第二種分離+拼接面的方法需要縫合后才能得到封閉的流域，對裝配體需要先進行布爾運算后再進行操作或者先對每個零件進行分離面操作后使用“拼接”功能將想要的面連接起來，所以第二種方法可能相對比較費時一些。
但第二種方法在某些應(yīng)用場合會更方便，如準備發(fā)動機三維燃燒模擬分析所需要的幾何模型時非常快捷，應(yīng)用分離面的方法可快速的得到進排氣道、燃燒室和進排氣門等流體接觸到的表面。
作者簡介
何炫 熱力學研究工程師
從事發(fā)動機相關(guān)的CAE工作，四沖程發(fā)動機的噴霧燃燒模擬、二沖程發(fā)動機掃氣分析、水泵等旋轉(zhuǎn)機械的仿真與優(yōu)化、缸體缸頭的熱固耦合分析等分析工作。
來源：SpaceClaim
展開 Axial Machines（軸向機械）：流體的流動沿旋轉(zhuǎn)軸軸向方向穿過機械設(shè)備內(nèi)的流域
例如：螺旋槳推進器，軸流式風機/壓縮機/渦輪機/旋流器
2. Centrifugal Machines（離心式機械）：流體的流動沿與旋轉(zhuǎn)軸垂直方向穿過機械設(shè)備內(nèi)的流域
例如：液泵，離心風扇/壓縮機，放射狀渦輪
3. Mixed flow：流動介于軸向式和離心式之間
例如：攪拌tank
II. 轉(zhuǎn)動部件和靜止部件之間相對運動引起的不穩(wěn)定相互影響：
1. 潛在相互影響：從上游和下游傳播來的壓力波動引起的流動不穩(wěn)定性
2. 尾跡效應(yīng)的影響：從上游向下游傳遞的尾跡引起的流動不穩(wěn)定性
3. 沖擊波影響：對于亞音速/超音速流動，沖擊波沖擊下游扇葉引起的不穩(wěn)定性
MRF和MPM都忽略了這些相互作用，因此只限于用在這些交互作用很弱的流動問題上。
而Slide Mesh模型對這些交互作用的預測比較準確。
III. FLUENT處理旋轉(zhuǎn)動力機械問題的4種模式：
1. SRF (Single Rotating Frame)：整個流場都以同一旋轉(zhuǎn)參考系為參考（最簡單的模式，不再贅述）
2. MRF(Multiple Rotating Frame)：有一個以上的參考系，忽略流域之間的相互影響。在流動穿過轉(zhuǎn)動區(qū)域（流進然后又流出轉(zhuǎn)動區(qū)域的外邊界）的地方可能得出誤導性的結(jié)果。
3. MPM (Mixing Plane)：對于有多組扇葉而且相鄰兩組扇葉的扇葉數(shù)量不一樣的旋轉(zhuǎn)動力機械，不能用MRF模型建立周期性流場，此時可用Mixing Plane模式建立周期性流場。
4.SMM (Slide Mesh) : Slide Mesh模型考慮了所有流域間相對運動引起的交互影響，可以得到比較精確的結(jié)果。但只能用于瞬態(tài)計算，耗費計算資源較大。
Ⅳ. MPM (Mixing Plane)模型
1.
展開 Axial Machines（軸向機械）：流體的流動沿旋轉(zhuǎn)軸軸向方向穿過機械設(shè)備內(nèi)的流域
例如：螺旋槳推進器，軸流式風機/壓縮機/渦輪機/旋流器
2. Centrifugal Machines（離心式機械）：流體的流動沿與旋轉(zhuǎn)軸垂直方向穿過機械設(shè)備內(nèi)的流域
例如：液泵，離心風扇/壓縮機，放射狀渦輪
3. Mixed flow：流動介于軸向式和離心式之間
例如：攪拌tank
II. 轉(zhuǎn)動部件和靜止部件之間相對運動引起的不穩(wěn)定相互影響：
1. 潛在相互影響：從上游和下游傳播來的壓力波動引起的流動不穩(wěn)定性
2. 尾跡效應(yīng)的影響：從上游向下游傳遞的尾跡引起的流動不穩(wěn)定性
3. 沖擊波影響：對于亞音速/超音速流動，沖擊波沖擊下游扇葉引起的不穩(wěn)定性
MRF和MPM都忽略了這些相互作用，因此只限于用在這些交互作用很弱的流動問題上。
而Slide Mesh模型對這些交互作用的預測比較準確。
III. FLUENT處理旋轉(zhuǎn)動力機械問題的4種模式：
1. SRF (Single Rotating Frame)：整個流場都以同一旋轉(zhuǎn)參考系為參考（最簡單的模式，不再贅述）
2. MRF(Multiple Rotating Frame)：有一個以上的參考系，忽略流域之間的相互影響。在流動穿過轉(zhuǎn)動區(qū)域（流進然后又流出轉(zhuǎn)動區(qū)域的外邊界）的地方可能得出誤導性的結(jié)果。
3. MPM (Mixing Plane)：對于有多組扇葉而且相鄰兩組扇葉的扇葉數(shù)量不一樣的旋轉(zhuǎn)動力機械，不能用MRF模型建立周期性流場，此時可用Mixing Plane模式建立周期性流場。
4.SMM (Slide Mesh) : Slide Mesh模型考慮了所有流域間相對運動引起的交互影響，可以得到比較精確的結(jié)果。但只能用于瞬態(tài)計算，耗費計算資源較大。
Ⅳ. MPM (Mixing Plane)模型
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內(nèi)流域的最新內(nèi)容
在本論文中，原始數(shù)據(jù)是皇甫川河、賈魯河、大理河等7條河流在1960—2010年這50年間水文站辛苦收集的流量數(shù)據(jù)，及流域內(nèi)63個氣象站在這50年里辛苦采集的氣象數(shù)據(jù)。
訓練模型，用的工具是南京天洑軟件公司的智能數(shù)據(jù)建模軟件DTEmpower。是的你沒看錯，正是我司的！
面網(wǎng)格推薦尺寸如下：
? 內(nèi)腔主要流域：10-15 mm
? 芯包流域：0.2-0.4 mm
? 出口管段流域：10-15 mm
圖2 迷宮式調(diào)節(jié)閥的面網(wǎng)格
體網(wǎng)格類型選擇多面體和邊界層的混合網(wǎng)格，邊界層的厚度由所需的Y+值確定，合適的Y+值要依據(jù)雷諾數(shù)及壁面處理方式來確定，在邊界層設(shè)置中，使用Y+計算器，輸入相對速度、密度、動力粘度和所需Y+值進行估算，就能獲得邊界層的第一層層高
燃燒室、加力燃燒室、噴管等采用計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件生成三維實體，并對細節(jié)結(jié)構(gòu)進行適當簡化，通過該方法解決了整機復雜模型高保真幾何建模關(guān)鍵技術(shù)，完成了整機復雜模型界面劃分及內(nèi)流域模型構(gòu)建。
隨后,開展了整機幾何模型網(wǎng)格快速劃分方法研究。
燃燒室、加力燃燒室、噴管等采用計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件生成三維實體，并對細節(jié)結(jié)構(gòu)進行適當簡化，通過該方法解決了整機復雜模型高保真幾何建模關(guān)鍵技術(shù)，完成了整機復雜模型界面劃分及內(nèi)流域模型構(gòu)建。
隨后,開展了整機幾何模型網(wǎng)格快速劃分方法研究。
動網(wǎng)格模型概述
動網(wǎng)格模型用于計算運動邊界問題，以及邊界或流域內(nèi)某個物體的移動問題。在計算之前要先定義體網(wǎng)格的初始狀態(tài)，在邊界發(fā)生運動或變形后，其流域的網(wǎng)格重新劃分是在FLUENT內(nèi)部自動完成的，而邊界的形變和運動過程可以用邊界型函數(shù)來定義，也可以用UDF函數(shù)來定義。
圖1 鈦合金薄壁件銑削過程有限元仿真流程
在進行仿真計算之前，需要在Solidworks軟件中對泵內(nèi)流域進行提取和切分，導入到Ansys軟件中的Design Modeler和Meshing模塊，進行前處理，通過布爾運算功能對葉輪流域進行剪切，劃分各部分流域表面以及生成網(wǎng)格，流域模型的網(wǎng)格劃分如圖2所示。
同時在建立流場模型時，將內(nèi)流域單獨剖分出來進行加密，最后應(yīng)用共享拓補將各個計算域的交接部分進行耦合，最終得到的流場模型如圖3所示。
河網(wǎng)密度跟流域內(nèi)的地形及氣候息息相關(guān)，如降水豐富的南方低山丘陵地區(qū)，河流的支流眾多，水系發(fā)育；
而干旱區(qū)的塔里木盆地邊緣，河流的支流稀少且短小。
8.落差
描述詞語：大小。
影響因素：相對高度。
高考真題鏈接
閱讀圖文材料，完成下列要求。
材料：雅魯藏布江谷地是滑坡、泥石流多發(fā)區(qū)。中游河段河谷寬窄相間，在干支流交匯處多寬谷，河道多分汊，形成辮狀水系。
群閘聯(lián)控信息系統(tǒng)：通過控制水閘調(diào)水補水，實現(xiàn)流域內(nèi)水資源的靈活調(diào)動。在確保水庫群、區(qū)間及上、下游安全前提下，實現(xiàn)防洪抗旱以及水資源合理利用。
督察發(fā)現(xiàn)，瑪納斯河流域管理局監(jiān)管不力，流域內(nèi)違法取水多發(fā)。瑪納斯河流域54個地表水一級取水口中，22個未辦理取水許可。此外，瑪納斯河河道外一公里范圍內(nèi)在用地下水機井633眼，按要求應(yīng)由瑪納斯河流域管理局發(fā)放取水許可，但目前仍有573眼地下水機井未取得取水許可，據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年無證取水量高達3545萬立方米。
