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CFD新手入坑指南:湍流模型怎么選
我們聊過仿真中讓新手頭大,讓老手頭禿的“網(wǎng)格”,詳情猛戳:
我哭辣,做仿真用了一周,卻花了5天畫網(wǎng)格
當(dāng)CFD工程師辛辛苦苦畫好網(wǎng)格,準(zhǔn)備計(jì)算時(shí),又兩眼一黑:
仿真模型應(yīng)該選層流還是湍流?
后來得知,工程中遇到的問題基本都是湍流。
于是放心地點(diǎn)了湍流,這一點(diǎn)不當(dāng)緊,天塌了。一下又冒出來十幾種湍流模型,該怎么選?
今天再聊聊CFD仿真中的另一座大山:湍流模型怎么選。
CFD模擬的本質(zhì)是求解N-S方程的數(shù)值解。求解過程最理想的狀態(tài),是你只需導(dǎo)入網(wǎng)格,設(shè)置好邊界條件,點(diǎn)擊求解。求解器咔咔一通算輸出最終的流場,你拿著去說(hu)服(you)導(dǎo)師、客戶或同事。
理想很豐滿,現(xiàn)實(shí)很骨感。
流動(dòng)現(xiàn)象太復(fù)雜,細(xì)節(jié)太多了。如果想基于N-S方程進(jìn)行直接數(shù)值模擬(DNS,Direct Numerical Simulation),那計(jì)算量將是天量的。
目前DNS只能計(jì)算很簡單的場景,比如平板、槽道或圓管流動(dòng)。稍微復(fù)雜點(diǎn),計(jì)算機(jī)直接提桶跑路。
因此DNS模擬雖然準(zhǔn)確可靠,但只能用于學(xué)術(shù)研究,基本不具備工程應(yīng)用價(jià)值。
波音工程師Spalart(記住作者名字,后面要考)2000年曾發(fā)論文預(yù)測,DNS想用在工程項(xiàng)目,要等到2080年。
我是等不到了,零零后們加油,未來可期。
當(dāng)然也不排除計(jì)算機(jī)取得跨越式發(fā)展,將2080變?yōu)?028。
直接數(shù)值模擬太復(fù)雜,那就要想辦法簡化。雖然簡化會(huì)不可避免降低模擬精度,但最起碼能用。
流體的流動(dòng)總的來說可分為兩類:層流(Laminar)和湍流(Turbulent)。
所謂層流,指的是流體分層流動(dòng),各層之間互不混合或很少混合,看著很舒服。
湍流和層流對應(yīng),流動(dòng)不再分層,變得很混亂,所以湍流又叫“紊流”。
展開 ANSYS的熱分析模塊如何選擇使用,太多了,不知道怎么選
穩(wěn)態(tài)熱分析
o 核心求解器為 ANSYS Mechanical,適合快速驗(yàn)證熱設(shè)計(jì)可行性,常作為瞬態(tài)或耦合分析的前置步驟。
o 輻射僅支持表面輻射(角系數(shù)計(jì)算),無法考慮氣體介質(zhì)的輻射吸收 / 發(fā)射。
2. 瞬態(tài)熱分析
o 需設(shè)置合理時(shí)間步長(如用自動(dòng)時(shí)間步控制收斂),避免溫度突變導(dǎo)致結(jié)果振蕩。
o 支持材料熱導(dǎo)率、比熱容隨溫度變化,適配高溫合金、復(fù)合材料等非線性場景。
3. Fluent 模塊
o 輻射模型可選 DO(離散坐標(biāo)法)、S2S(表面 - 表面)、P1(半透明介質(zhì)),適合火焰、高溫爐等強(qiáng)輻射環(huán)境。
o 流固耦合時(shí)可通過 System Coupling 實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳遞,適合流體主導(dǎo)的傳熱問題(如翅片換熱器)。
4. 熱電耦合模塊
o 基于 ANSYS Multiphysics 單元,同時(shí)求解電場(電勢)和溫度場(溫度)自由度,適合低頻率、大電流的焦耳生熱問題。
o 高頻電磁損耗(如渦流)建議結(jié)合 Maxwell 與熱模塊聯(lián)合仿真。
5. 熱 - 結(jié)構(gòu)耦合
o 單向耦合:熱→結(jié)構(gòu)(溫度→應(yīng)力),適合熱變形主導(dǎo)、結(jié)構(gòu)變形對溫度影響小的場景(如管道熱膨脹)。
o 雙向耦合:熱?結(jié)構(gòu)(變形改變接觸熱阻 / 對流面積),適合大變形、接觸界面熱阻敏感的問題(如剎車盤熱 - 應(yīng)力耦合)。
三、模塊選擇建議
1. 優(yōu)先選穩(wěn)態(tài)熱分析做快速方案篩選,再用瞬態(tài)熱分析驗(yàn)證動(dòng)態(tài)響應(yīng),最后用Fluent優(yōu)化流體對流細(xì)節(jié)。
2. 涉及電磁發(fā)熱時(shí),用Electrothermal或 Maxwell + 熱模塊;需評估熱變形 / 應(yīng)力時(shí),添加熱 - 結(jié)構(gòu)耦合。
3. 電子散熱優(yōu)先用IcePak提高效率;復(fù)雜工業(yè)流體(如燃燒、多相流)必須用Fluent。
展開 ANSYS新手求助,以下這模型怎么建立的,中間的網(wǎng)格細(xì)化怎么完成的?謝謝大家
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包含workbench超過應(yīng)力單元生死的模型,怎么做的ppt,workbench插入的命令流和ansys經(jīng)典界面命令流可以和workbench對比 ¥100
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workbench 根據(jù)計(jì)算的等效應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)單元生死的方法和模型,里邊做了詳細(xì)的注釋