CFD 流體仿真的案例
使用 CFD 仿真預測流體空化，進行精確的全尺寸螺旋槳仿真（免費領文檔）
預測和減少流體空化對于很多工業應用都至關重要，包括船舶推進器。計算流體力學 (CFD) 可以用于預測流體空化并在設計流程早期探索備選設計。本白皮書探討船舶推進器空化仿真的重要方面。它評估準確仿真潛在錯誤的相對影響、如何降低其影響以及在比例模型物理測試過程中模擬全尺寸推進器的優勢所在。
使用 CFD 仿真預測流體空化并降低其影響
空化是由流體壓力驟降引起的，這樣液體就會產生相變和氣泡。許多液體流動時都會發生這一現象，尤其是在泵、閥門和推進器之類旋轉機械中。流體空化會導致振動、噪聲和腐蝕，并因而導致結構磨損和損壞。在船舶應用中，推進器空化會降低推進效率并對船體和推進器葉片造成腐蝕。因此，準確預測是否會發生空化、在推進器的哪個部位發生、確保減少推進器設計次數或盡可能防止流體空化，都至關重要。
借助計算流體力學 (CFD) 進行多相建模，對于理解空化而言是不可或缺的工具。對于比例推進器模型進行的物理測試用途有限，因為預測和真實世界的全尺寸操作條件之間存在差異。CFD 可以準確預測空化并迅速用于多種設計研究。
了解如何執行準確的空化仿真
通過 Simcenter STAR-CCM+ 之類 CFD 代碼中的通用空化模型，可以準確預測船舶推進器的空化。本白皮書詳細探討運行空化仿真過程中可能遇到的難題。了解如何評估以下對象：
湍流模型
柵格解析度
推進器幾何形狀
尺度效應
對于空化仿真結果的影響。本白皮書囊括了 SVA Potsdam 公司的 CFD 仿真和實驗數據對比。
借助船舶 CFD 仿真推動船舶設計流程
我們堅信，全面的數字孿生對于船舶創新的未來和效率至關重要。我們的仿真和測試工具產品組合靈活、開放、可擴展，并且可以在船舶設計流程的每一步提供支持輔助。
展開 Creo 6.0.3讓計算流體動力學CFD模擬更加方便
Creo 6.0.3讓計算流體動力學CFD模擬更加方便，添加了向導工具，指引你做CFD流體仿真！
CFA 簡介
Creo Flow Analysis (CFA) 是用于仿真流體流動的計算流體動力學工具。該工具有助于預測涉及內部或外部流體流動和熱傳遞的系統或產品性能。產品分析得到增強，提供校驗和設計優化流程，且無需在計算流體動力學方面具有豐富的專業經驗。使用 Creo Flow Analysis，只需最小的工作量即可結合仿真與設計，且無需在計算流體動力學方面具有豐富的專業經驗。仿真輸出用于詳細研究系統性能并幫助修改設計。Creo Flow Analysis 的優點如下所示：
? 流體體積塊提取和自動網格化更簡便
? CAD 與 CFD 的關聯幫助您輕松地進行參數化仿真
? 全面處理復雜幾何，廣泛的復雜物理學（例如：擾動和共軛熱傳遞）
? 仿真性能提高
而上一個版本界面為
Flow Analysis 功能區
組
函數面板
Flow Analysis
5. “屬性”(Properties) 面板
展開 利用CFD（計算流體動力學/流體仿真技術）判斷液力扭矩系數
本文將探討如何利用CFD（計算流體動力學/流體仿真技術）計算液力扭矩。
液力扭矩（Td）是一種由流體導致的，而且是純粹因流體作用在閥門轉動零件上而產生的扭矩。液力扭矩是和以下各項都相關的函數：閥門設計、閥門開度、壓降和流體方向（對偏心閥而言）。業界通常的做法是利用液力扭矩系數（Cdt）計算相關運行壓力下的液力扭矩。
液力扭矩系數是液力扭矩的無量綱表達式，它是閥體兩端靜壓降和閥門尺寸決定的。液力扭矩系數的計算公式：
按照常規做法，動態扭矩（和流量）系數是通過閥門流量回路試驗來確定的。該試驗通常以水為試驗介質，在均衡的行進流速，且完全湍流（全紊流）、無空化流的條件下，在長而直的管道中進行。
液力扭矩的計算方法是開啟扭矩和關閉扭矩的平均值，因為這兩個扭矩值相加，可以抵消掉摩擦扭矩。壓降的測量規程是上游側距閥門端口兩倍閥門直徑，下游側距離閥門端口六倍閥門直徑，分別在不同流率條件下，針對不同的閥門開度進行測量。
對于大型高壓閥門，由于缺乏專門的試驗設施，其動態扭矩是通過等比例縮小的產品原型估算的。但隨著電腦技術的發展，可以利用計算流體動力仿真軟件判斷各種流體系數。
計算流體動力仿真技術
過去數十年來電腦技術不斷地飛速發展，計算流體動力（CFD）已經成為工程設計的重要工具。CFD利用數字技術解算流體流動方程，不需要閥門的實體模型。流體的流動可以用電腦計算實現模擬。流體動力仿真模擬的步驟通常如下：
預處理
· 通過CAD軟件的幾何參數獲取流體體積信息。
· 將相應體積的虛擬流體分割成有限數量的單元，以便用數字方式解算流體流動方程。
· 設定模型的邊界條件。
解算
· 利用高性能電腦進行迭代計算，解算數字化的流體流動方程。
展開 計算流體力學CFD 建模與仿真
什么是 CFD 建模與仿真
計算流體力學（CFD）使用納維-斯托克斯方程（包括五個偏微分方程）來模擬流體的流動。這些方程利用計算機資源在虛擬環境中對流體運動進行近似計算。CFD 仿真能夠使用特定的模型來補充應用的物理屬性，進而預測現實場景。CFD 建模和仿真結果通常使用實驗或文獻值進行驗證。
CFD 建模和仿真適用于汽車、航空航天、制造業、電子、醫療保健和環境工程等領域。簡而言之，所有涉及流體的應用都可以使用 CFD 工具進行建模和仿真。CFD 建模和仿真廣泛使用的部分原因是出現了多學科的建模、分析和優化要求。
為什么 CFD 建模和仿真很重要
CFD 建模和仿真從根本上改變了設計和制造過程。CFD 仿真有以下優點：
1.降低制造成本
CFD 仿真的一個重要應用領域是制造業。CFD 建模和仿真可以讓您在實際制造之前全面了解設計模型在極端工作條件下的表現。
2.避免昂貴的測試
在航空航天和許多其他領域，要通過風洞測試或試驗來確定部件的性能。CFD 建模和仿真工具通過模擬計算機的設計，極大地簡化了這一過程。
展開 
攪拌混合CFD流體仿真優化設計
攪拌混合設備是工業生產中不可或缺的一大類工藝設備，有相對成熟的理論和設計，攪拌槳葉類型層出不窮，針對不同工藝需求又需要不同的類型規格尺寸，這樣對仿真提出了比較特殊的要求，就是建模需要參數化并可以迅速調整。
常見的通用CFD軟件提供了不同的快捷方案，比如Ansys Fluent提供了攪拌模板是從最早的mixsim演化而來，STAR-CCM+提供了mixing workflow, Comsol提供了mixer app，這三種方式都內置了一些經典樣式的攪拌槳葉和容器組合，可以快速設置進行簡單的仿真分析。
實際工作過程中，攪拌槳葉類型變化比較多，需要仿真模擬的往往是經典樣式的變形或改進或新類型，需要單獨建模，在過程中需要調整規格尺寸進行方案仿真比對。
針對參數化建模Ansys 有designmodeler, STAR-CCM+ 有3D-CAD Models, 更推薦使用STAR-CCM+,可以輕松的導出參數化模型為Java文件，使用宏運行Java文件快速復用三維模型，可以配合全局參數，在設計探索功能中進行參數化掃描進行設計優化。
展開 你想知道的CFD仿真分析流程在這里！ 附計算流體動力學分析：CFD軟件原理與應用下載
CFD仿真分析一般流程是什么？
用CLABSO軟件開展仿真工作，大致分幾個步驟？
這是我們經常會被問到的問題。
當然，模擬時間我們需要根據客戶的具體的項目需求和實際工況做評估，至于CFD仿真過程，今天小編就給大家介紹下它的一般流程：
0
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確定邊界條件及初始條件
初始條件是所研究對象在過程開始時各個求解變量的空間分布情況。
邊界條件是在求解區域的邊界上所求解的變量或其導數隨地點和時間的變化規律。對于任何問題，都需要給定邊界條件。
對于初始條件和邊界條件的處理，直接影響計算結果的精度。數值計算的初始條件及邊界條件一般通過實驗獲取。
……
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2
劃分計算網格
采用數值方法求解控制方程時，都是想辦法將控制方程在空間區域上進行離散，得到離散方程組，然后求解離散方程組。要想在空間域上離散控制方程，必須使用網格。
展開 積鼎CFD發動機燃燒仿真，實現航空航天發動機內部燃燒過程的流體仿真
在傳統CFD模擬需要考慮的質量守恒方程、動量守恒方程和能量方程之外，燃燒還需要考慮組分守恒方程以及多相流、相變、熱聲耦合等多個模型，其中任何一個過程模擬的失真，都將影響最終的燃燒計算。積鼎科技CFDPro，可滿足航空、航天、船舶、兵器、能源等領域的流體仿真分析。
發動機燃燒模擬的難點
多物理場耦合：發動機的工作過程中涉及到多個物理場的耦合，如流動、傳熱、燃燒等。這些物理場之間相互影響，需要同時考慮多個因素。非線性行為：發動機內部的流動、燃燒等過程存在非線性行為，如湍流、化學反應等。這些非線性行為使得模型的建立和求解變得更為復雜。邊界條件和初始條件：在仿真模擬中，需要為模型設置合理的邊界條件和初始條件，需要根據實際發動機的工作環境和狀態設定，有時難以準確獲取和模擬。模型參數的不確定性：模型參數的不確定性會對模擬結果產生影響。如何減小這些不確定性對模擬結果的影響，提高模擬的準確性和可靠性是一個挑戰。
國產自主流體仿真軟件CFDPro
CFDPro為基于有限體積法求解單相流/多相流NS方程的計算流體動力學仿真軟件，采用Level Set界面追蹤方法、具備領先的湍流模型、豐富的相變模型，配置燃燒模型和反應機理接口，更加適用于工程計算模擬，滿足航空、航天、船舶、兵器、能源等領域的流體仿真分析。
專業的發動機燃燒模塊
CFDPro涵蓋了9大專業模塊。其中，CombustionPro為專業的發動機燃燒模擬模塊,可用于航空發動機、液體及固體發動機內部過程全流程模擬，可分析噴注器內流動、霧化特性、燃燒室燃燒、液膜冷卻與固體燃料燃面退移等問題，幫助客戶理解整個發動機內部過程。CombustionPro是基于實際發動機設計邏輯而集成，降低了工程師使用門檔,提升了仿真效率。
展開 干貨 | ANSYS瞬態CFD分析方法—流體自控振蕩器的仿真
由于CFD分析的計算量一般比較大，工程師往往都是盡可能地對研究對象進行穩態工況分析，這樣可以在很大程度上提升研發效率。但實際中，由于物體運動、邊界條件改變或流動自身特性等原因，流動現象都是隨時間變化而變化的，這就必須進行瞬態CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進行瞬態CFD分析。
圖1顯示的是一個振蕩器結構，為了減少計算量，我們采用2D模型來分析。由于康達效應的影響，入口射流會有偏向一側曲面的趨勢，而結構又是對稱的，因此射流一開始會隨機偏向任意一側。當流體偏向某一側的時候，由于結構存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會對入口射流產生干擾，使得射流偏向另一側。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會在兩個偏轉狀態之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個明顯的瞬態現象，需要進行瞬態分析。
圖1 流體自控振蕩器結構圖
瞬態分析有兩點是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩態分析的初始值不同，瞬態分析的初始值是有實際物理意義的，表示瞬態現象在0時刻的物理狀態，對于流動內部自發的瞬態現象，可以先求解一個穩態解作為瞬態分析的初始值。
2、 合理設定時間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網格長度，V為特征速度。
所以，我們先按穩態模型設置的過程求解出一個穩態解。
展開 船舶計算流體力學 (CFD) - 船舶設計與優化的頂尖仿真工具（免費領文檔）
下載我們有關船舶 CFD 仿真的專題報告。
船舶行業習慣于依賴船池比例模型進行船舶性能預測。盡管這種方法仍然有用，但仿真的興起，尤其是計算流體力學 (CFD) 的興起，也帶來了以數字化方式研究船舶行為的機會。這就開創了在真實的運行條件下以全尺寸預測船舶性能的方式。在本項專題報告中，我們將展示挪威船級社 (DNV-GL) 和美國船級社 (ABS) 這樣的行業領軍企業的工程師和船舶設計師如何使用 Simcenter 軟件進行船舶 CFD。
案例研究涉及的主題包括：
流體動力學仿真
空氣動力學分析
推進系統
數值船池
自動設計探索
流體動力學仿真為船池試驗提供了備選方案
在過去的一百多年里，人們一直使用船池來確定流體動力學性能。然而，制作船池模型并進行試驗，不僅成本高昂，而且格外耗時。這就意味著，船池試驗通常在設計周期后期執行。這些試驗用于驗證和調整已經確定的設計，而不是為早期設計選項出謀劃策。
CFD 仿真為船池試驗提供了新型備選方案。工程師們可以使用數值船池的虛擬模型，以數字化方式測試船舶性能。流體動力學仿真的設置和運行快速，因此能夠更早在設計流程中部署。這樣就可以提供工程數據，用于將設計推向不同的、更好的方向，開辟船舶設計創新之路。
專題報告包含多個案例研究，展示 CFD 仿真在各種場合的應用，包括船體的流體動力學優化以及螺旋槳裝置的建模，包括預測空化現象。這些研究顯示了快速進行設計評估的優勢所在，以及船舶可用的多種多物理場模型。
了解如何進行船舶設計優化
要想在船舶能效和創新的競賽中保持領先，工程師需要能夠快速地預測出設計更改對船舶實際性能所造成的影響。設計探索軟件依據用戶定義的要求對各種變型進行快速、自動化的評估，將 CFD 仿真推向新一層級。
展開 CFD專欄丨透平冷卻一維流體仿真
創建Cavity
Vortex單元
Vortex單元用于計算旋轉流動，有三種類型：
Free Vortex自由渦，沒有外力作用在流體
Forced Vortex強制渦，流體和輪盤的旋轉速度一樣
Cavity vortex,也屬于強制渦，只不過壓力、溫度的計算來自各個Cavity
Vortex的類型定義
定義了4個Vortex單元，將氣流入口和出口建立連接
輪盤和外界的傳熱
通過連接對流、導熱單元和內部Inertial Chamber模擬輪盤內部和外部的熱交換 。
對流換熱系數HTC采用子程序的方法，在迭代過程中確定，提高了換熱計算的精度。
子程序可以采用Python或Fortran語言, 支持定義輸入參數，如雷諾數，半徑、粗糙度等等。
展開 WorkBench流體CFD簡易風力發電機葉輪仿真全過程
這是一個初級快速入門教程,目的是給那些沒有CFD背景,又想模擬風機的人一個捷徑,使他們少走彎路.
1.幾何模型.
幾何建模在這里不是重點,我把網友在WB下建好的模型直接用上.
真正的風機葉片是用NACA翼形,其攻角不大于15度,考慮到葉片的強度和線速度的變化,其斷面是逐漸縮小和扭曲的.
幾何模型
Project1.rar
WorkBench流體CFD簡易風力發電機葉輪仿真全過程.rar
CFD|流體仿真訓練營資料匯總
流體訓練營接近了尾聲，在每周二的晚上，你們的不離不棄，我們才能一起共同堅持三個多月時間。從0基礎到可以工程實踐應用，希望midas能成為你流體仿真分析有利的工具。
CFD|一維CFD分析
CFD| 1D和3D CFD網格的耦合
CFD|二維CFD
CFD| 三維流體分析
CFD|流固耦合（FSI）
CFD|流熱耦合
CFD|動網格之MRF
CFD|動網格之重疊網格
CFD|橋梁二維數值風洞分析
CFD|建筑抗風數值風洞分析
CFD|隧道火災煙霧擴散分析
CFD|閘門和河道流體分析
CFD|顆粒流（除塵）流體分析
本次系列課程的錄播及課件已上傳到百度網盤，有需要的可下載
https://pan.baidu.com/s/1mwLEnfkBsDaNl1hkpXF7jg
提取碼：2022
通過學習，我們對于midas NFX CFD有了全面的掌握，分析功能上，我們一起學習了，流體流動，流固耦合，流熱耦合，動網格，多相流，組分傳輸。
行業應用上和大家在直播中分享，CFD在不同行業領域中的一些解決策略。
展開 CFD基礎課程系列（1）：第1章 熱流體仿真是什么？
以前只有仿真專職工程師使用的熱流體（CFD, Computational Fluid Dynamics）計算軟件，現在設計人員進行熱流體仿真的需求也在不斷增加。熱流體仿真已經逐漸成為技術人員必須具備的技能。但是，對于日常工作繁忙的設計人員來說學習和理解熱流體力學以及CFD涉及的理論/概念有很多困難。在這個《CFD基礎課程系列》里，針對剛剛開始，或者將要開始進行熱流體仿真的工程師，介紹有關的基礎知識和基本概念。
教程內容盡量回避不容易理解的公式和專用名詞，盡力通過通俗易懂的語言和直觀的現象來闡訴CFD的概念。每次以3到4頁的篇幅逐步發布。衷心希望本系列能夠對大家的日常業務有所幫助。
同時，由于編者水平有限，錯誤和紕漏之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
第1章 熱流體仿真是什么？
在第一章里，我們介紹流體和熱的傳遞有關的現象，以及流體仿真的優點和注意點。
1.1 熱流體相關的現象
常溫下空氣能夠自由流動，從而沒有明確的形狀，具有這種流動性質的物體統稱為流體。
圖1.1 三種物質狀態
地球上存在各種各樣的流體，空氣和水最具有代表性。我們身邊很多現象都與流體的流動和熱的傳遞有關。
比如，汽車車體和飛機機體周圍的空氣流動對汽車和飛機的性能影響很大。電子器械和電子回路的設計中，為了避免部件超過容許溫度，散熱設計就非常重要。
展開 線下培訓 | Cradle CFD通用流體仿真及旋轉機械案例分析 & 人工智能仿真工具ODYSSEE培訓
培訓日程：
培訓時間：9月18-19日
培訓地點：上海市松江區云振路410號創智中心4號樓3樓8號會議室
面向人群：工程技術、研究機構和高校等初次接觸Cradle CFD軟件且對CFD仿真應用有興趣的人員。
培訓目標：
?了解CFD仿真流程及規范：計算域的建立原則、分析條件設置、網格劃分原則、模型簡化原則等CFD解析中常見的規范性問題；
?能采用SCFLOW完成通用流體CFD分析，如模型建立、前處理、計算過程、后處理，并完成部分旋轉機械典型的實例操作。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：蔣老師 13279224546
培訓報名：
掃碼立即報名
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本次培訓重點介紹ODYSSEE的功能及應用案例，涉及ODYSSEE的實際使用和操作，讓工程師可以針對實際工作中面臨的工程問題，使用ODYSSEE來進行快速預測和設計優化。參加培訓人員可根據具體工程問題和相關數據在培訓現場進行機器學習模型的搭建和訓練。（數據格式要求請提前咨詢培訓講師）
培訓日程：
培訓時間：9月25-26日
培訓地點：北京市朝陽區天澤路16號潤世中心2號樓B座12層
面向人群：各學科仿真應用工程師、設計優化工程師、可靠性分析工程師，以及希望利用機器學習/人工智能提高工作效率的工程師。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：常博士 13811489340
培訓報名：
掃碼立即報名
展開 CFD專欄丨基于SPH方法的FZG齒輪箱流體仿真
大齒輪切線位置
小齒輪切線位置
高油位工況，在不同齒輪轉速下流速對比
中油位工況，在不同齒輪轉速下流速對比
低油位工況，在不同齒輪轉速下流速對比
三個油位高度的CFD模型都很好的捕獲到回流區。然而，模擬揭示了其中一個工況Vt = 0.55 m/s，油位中心線處的回流區域，由于實驗測量中可能存在的不對稱流動，在PIV實驗中沒有表現出來。
需要考慮PIV實驗不確定性，因此在比較中引入了差異。盡管如此，任然可以得出結論，nanoFluidX和實驗PIV結果之間的總體一致性較好。
潤滑油起泡現象的仿真
根據Hartono等人的研究，在PIV實驗圖像中識別出三種大小的氣泡：高度分散在油中的小氣泡，幾乎是一種背景噪音；中等大小的氣泡，當齒輪線速度達到1.1 m/s左右，開始出現在潤滑油中，其特征是形成清晰的氣-液交界面；大氣泡通常會出現在齒輪齒之間。
正如預期的那樣，試驗和仿真的結果均顯示三種類型的氣泡數量都隨著齒輪線速度Vt的增加而增加。雖然PIV試驗很難對氣泡數量進行精確的統計并和CFD結果定量對比，但是可以看出nanoFluidX可以預測潤滑油的起泡現象和正確的趨勢。
潤滑油含氣率，高油位工況不同轉速對比
01不同溫度下的潤滑油充氣評估
nanoFluidX仿真模型分別計算三個不同溫度下的工況。
大齒輪1000RPM, 小齒輪1500RPM。計算穩定后，在后處理工具中對模型底部區域統計空氣粒子的數量。
三種不同溫度下的潤滑油屬性和含氣率對比。從仿真結果看，潤滑油中的含氣率隨溫度升高而增加。
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