ansys流體模型的案例
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流體工程師狂喜：用代理模型做流體力學計算
前面介紹了如何用代理模型取代有限元，快速評估結構強度：《結構工程師狂喜：如何用代理模型快速評估結構強度》
結構工程師們喜出望外。但結構流體不分家，不能厚此薄彼。
再分享個案例，用代理模型快速做流場計算。
案例背景是飛機的重要結構——機翼，飛機能否離地，是否省油，好不好控制，都要看機翼。
機翼的升力、阻力、升阻比等指標一直是CFD模擬中的常客。機翼的形狀確定后，這些指標還會受到攻角、雷諾數的影響。
所以CFD仿真工程師常做一件事：對同一個機翼，重復地“變攻角——畫網格——計算——變雷諾數——畫網格——計算——變攻角...”
其中心酸，聞者流淚。
下面這個表格就是用CFD計算得到的結果，足足有700多行。
其中Alfa是攻角，Re是雷諾數，均為輸入值。Cl是升力系數，Cd是阻力系數，Cm是俯仰力矩系數，均為輸出值。
我們要做的，是基于這些數據得到一個代理模型。之后遇到新的攻角和雷諾數組合，就可以擺脫CFD，直接用代理模型計算了。
創建代理模型第一步，打開數據建模軟件DTEmpower。沒安裝的可到天洑軟件官網下載，安裝就自帶免費試用。
軟件啟動后，新建項目，導入數據表格。
然后創建流程，選擇專業模式。之后在畫布依次拖入數據讀取、空值處理、變量設定、數據清理AIOD以及數據分割節點。
數據清理的作用是給每組數據的風險值打個分，并剔除風險高的異常數據，防止影響建模精度。
數據分割節點的作用是把數據分成兩部分，分別用來做模型訓練和模型精度測試，默認按照3:1的比例分割。
數據處理之后，拖入模型訓練算法。因為不知道哪種算法合適，所以干脆拖入多個，同時訓練，訓練之后選個精度高的。
最后連線，表示數據傳遞。
展開 流體工程師必讀的六種主要理論模型!
在連續介質假設的基礎上，建立流體運動的基本方程組，具有廣泛的適應性。嚴格來說這個方程組通常并不封閉，即方程中的未知數多于方程數。為了求出理論解，必須根據情況再提出一些符合或接近實際的假設，從而在某些條件下使方程組封閉。但是，即使方程組已封閉，求方程的解仍然不是輕而易舉的。由于方程的非線性特征及方程中變量的互相耦合，使得求解這種一般的方程組幾乎成為不可能，因此還必須根據具體問題的特點抓住問題的主要方面，忽略次要方面，必要時作進一步的假設、簡化和近似，設計出一個合理的理論模型。以下列出流體力學主要的幾種理論模型，供讀者參考。
一、黏性流體與理想流體模型
1. 黏性流體模型
流體的黏性是流體的一種物理特性，它表示流體各部分之間動量傳遞的難易程度，反映了流體抵抗剪切變形的能力。黏性流體是一切真實流體的模型，它具有普遍的意義。
牛頓通過實驗首先提出黏性流體的剪切應力公式，為黏性流體力學的發展創造了條件。1823年L .納維爾和G.G.斯托克斯分別建立了不可壓與可壓黏性流體運動方程組。此后，邊界層、紊流理論的研究普遍開展起來。
雖然流體的黏性是用動力黏度μ 來衡量，但是μ 的流體未必當作黏性流體流動來處理。
展開 流體模型演奏宇宙“命運交響曲”
宇宙學家對粘度的定義不同于流體力學家，宇宙學的粘度是體積的概念，粘度大小測定了時空膨脹和收縮的“流體抵抗力”。人們的日常生活很少涉及體積粘度的概念，大多數流體既沒有大的壓縮性，也沒有大的膨脹性。
科學團隊的研究對象是所謂的相對論流體，天文物體學的相對論流體包括了超新星（一種爆炸的恒星）、中子星（一種壓縮到行星尺寸的恒星）。科學家成功地開發了“理想流體”的物理模型，理想流體沒有粘度、以接近光速流動，然而，理想流體與現實流體不同，自然界幾乎所有的流體具有粘性。科學家經過幾十年的努力，沒有開發出一種物理模型，它既有普遍接受的粘性，也有相對論的流速。
過去的模型預測了相對論流體加速到光速的特定比例時產生的情形，甚至預測了相對論流體以高于光速流動時所需的特定條件，然而，低于光速和高于光速的兩類預測產生了問題。過去的物理模型存在很大的問題，實驗證明，自然界不存在超光速運動的物體。明顯錯誤的模型激發了數學物理學家重新建構相對論流體動力學方程式，科學團隊在方程式參數的選擇中避免了超光速運動的可能，迪斯康茲將新的數學方程式建構在上個世紀50年代法國數學家安德烈·里茨勒羅維茲建構的數學方程基礎上。
迪斯康茲建構了新的數學方程式，然后應用到在宇宙學領域，新的數學方程可能擴大宇宙學理論的視野，在宇宙學研究中產生奇妙的“化學變化”，比如：他們對神秘的暗能量性質獲得了新的認識。上個世紀90年代，宇宙學的一項發現震撼了科學界，天文學的精確測量表明，宇宙產生了不斷加速的膨脹，為了解釋未曾預測的宇宙加速膨脹現象，物理學家假設了一種發生排斥作用的能量，這種“看不見”的能量被科學家命名為“暗能量”。
展開 
紙基被動式微流體燃料電池數值模型 ￥1000
本研究建立的紙基微流體燃料電池模型主要基于甲醇和氧氣的電化學反應，反應
過程中產生二氧化碳和水。反應逸出的電子通過外部電路傳遞，從而在電路中產生電
流。陰極反應釋放出大量羥基離子，形成堿性電化學反應環境，有效地促進了反應過
程，采用氫氧化鉀溶液作為燃料的支持溶液和電解質能維持堿性反應環境。
模型和仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流
流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應
業務方向：流體仿真計算、結構強度計算、ANSYS有限元分析，仿真分析培訓，流體、結構類輔材供應。
聯系電話：王經理 15900979745
流體動力學模型：油箱的晃動
模型背景
本案例模型表明COMSOL Multiphysics 軟件可以借助移動網格技術來仿真動態自由表面流動。模型使用不可壓縮Navier-Stokes方程來模擬液體的流動。矩形油箱內的液體（甘油）原本處于靜止狀態。運動由來回擺動的重力矢量來驅動，重力矢量的最大擺動角度為4度。
由于液體的表面沒有約束，該模型為一個不規范的計算問題。然而，ALE(arbitrary Lagrangian-Eulerian)技術可以很好的解決這類問題。不僅僅是可以方便的在COMSOL Multiphysics中建立移動網格（ALE）應用模式，而且在移動網格求解域邊界，它代表了自由的邊界條件。這也允許更加精確的估計邊界條件特性，比如曲率，也使得表面張量分析成為可能。本實例忽略了表面張量的影響。
詳細內容請查看附件。
comsol流體動力學模型(油箱的晃動).pdf
展開 流體動力學模型：油箱的晃動
流體動力學模型：油箱的晃動
本文轉自網絡，旨在分享知識，若侵即刪
creo中抽取CFD流體域模型
1，選擇需要的內腔曲面，不要一個一個面選，單一選擇內表面中的一個面，然后按住shift，選擇該零件的端面，再松開shift，如果有多個端面則再按住shift，再選擇端面，即可得到所有的內表面。
2，復制幾何，將所選的內表面復制。
3，發布幾何，提取出內表面
4，創建邊界，選擇閉合的邊界曲線，這里選擇后移動鼠標或者放大縮小一下，顯示粉色封閉面時表示創建成功，否則無法填充。
5，將創建的填充依次和外部復制幾何逐個合并，單擊其中一個合并就可以實體化了。
ICEM CFD快速創建流體計算域模型
本例只為演示，所選幾何較為簡單，復雜模型操作步驟完全相同。
Step 1：導入實體幾何
本例幾何為外部CAD軟件創建的x_t格式文件，點選【File】>【Import】>【Parasolid】，選擇幾何文件。如圖1所示，選擇Millimeter為單位。
圖 1 導入幾何
Step 2：拓撲構建
進行幾何拓撲構建，此步的目的是進行幾何檢查，同時來利用軟件自動創建特征線。
選擇Geometry標簽頁下工具按鈕，選擇功能窗口中的功能按鈕，保持參數默認，點擊Apply進行幾何拓撲創建。以透明實體方式顯示幾何模型，如圖2所示。
圖 2 幾何模型
Step 3：創建Part
對于圖2所示的幾何模型，其內流道幾何為噴嘴的內表面，需要創建一個單獨的part放置這些表面。
樹形菜單【Parts】 上點擊右鍵，選擇【Create Part】，命名Part為wall，選擇噴嘴內表面。如圖3所示的6個黑色面。
圖 3 選擇內表面
Step 4：刪除其他表面
樹形菜單中刪除除了上一步創建的wall之外的所有part。
刪除part后的幾何模型，如圖4所示。
圖 4 幾何
Step 5：創建進出口邊界面
進行拓撲構建，選擇Geometry標簽頁下工具按鈕進行表面創建，本例使用功能按鈕。
選取幾何兩頭的圓形曲線，分別創建兩個曲面。為進出口邊界面創建part，這里不再贅述。最終完成的計算域模型如圖5所示。
圖 5 最終計算域模型
Step 6：總結
利用ICEM CFD，通過選擇實體模型的內流面直接構造計算域模型。
展開 【JY】超詳細的非牛頓流體模型使用方法
本篇文章將詳細介紹非牛頓流體函數的具體使用方法。
常見的非牛頓流體有：冪律、CarreauYasuda 模型、交叉模型、Herschel-Bulkley 模型以及粘度曲線等 5 種模型。
表觀粘度η
非牛頓流體的粘度μ隨剪切速率γ′和剪切應力τ而變化，所以用流動曲線上某一點的τ與γ′的比值來表示在某一值時的粘度，這種粘度稱為表觀粘度，用η表示：
τ=ηγ′
η=τ/γ′
下面將介紹各模型的參數的含義：
① 冪律（Ostwald-De Wale冪律）：
冪律模型適用于廣泛剪切變形速率下的假塑性流體或脹塑性流體。
由于其在公式上的簡單性，在工程上有較大的實用價值。但是由于它是一個純粹的經驗方程，所以物理意義不夠明確。
另外，對于切變率很大或很小的情形，冪指數定律都不適用。
一致性指數：k，也稱稠度系數。k值是粘度的度量，但不等于粘度值，而粘度越高，K值也越高；
冪律指數：n，為流動行為指數或非牛頓指數，是與溫度有關的參數，n偏離1的程度越大，表明材料非牛頓性越強。；
當n>1時，冪律方程反映剪切變稠的脹塑性流體（如淀粉、蔗糖溶液、涂料等）；
當n<1時，冪律方程反映剪切變稀的假塑性流體（如大多數聚合物，番茄醬等）；
當n=1時，冪律方程反映牛頓流體k=η0；
最小粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n>1時必須要輸入；
最大粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n<1時必須要輸入。
多數高分子流體是假塑性流體，可以用冪律方程描述，其流動行為指數n=0.15~0.6。
② Carreau Yasuda模型：
Carreau Yasuda方程既反映高剪切速率下的假塑性，又反映低剪切速率下的牛頓性。能夠描寫比冪律方程范圍更廣的流動性質。
展開 
【JY】超詳細的非牛頓流體模型使用方法
本篇文章將詳細介紹非牛頓流體函數的具體使用方法。
常見的非牛頓流體有：冪律、CarreauYasuda 模型、交叉模型、Herschel-Bulkley 模型以及粘度曲線等 5 種模型。
表觀粘度η
非牛頓流體的粘度μ隨剪切速率γ′和剪切應力τ而變化，所以用流動曲線上某一點的τ與γ′的比值來表示在某一值時的粘度，這種粘度稱為表觀粘度，用η表示：
τ=ηγ′
η=τ/γ′
下面將介紹各模型的參數的含義：
① 冪律（Ostwald-De Wale冪律）：
冪律模型適用于廣泛剪切變形速率下的假塑性流體或脹塑性流體。
由于其在公式上的簡單性，在工程上有較大的實用價值。但是由于它是一個純粹的經驗方程，所以物理意義不夠明確。
另外，對于切變率很大或很小的情形，冪指數定律都不適用。
一致性指數：k，也稱稠度系數。k值是粘度的度量，但不等于粘度值，而粘度越高，K值也越高；
冪律指數：n，為流動行為指數或非牛頓指數，是與溫度有關的參數，n偏離1的程度越大，表明材料非牛頓性越強。；
當n>1時，冪律方程反映剪切變稠的脹塑性流體（如淀粉、蔗糖溶液、涂料等）；
當n<1時，冪律方程反映剪切變稀的假塑性流體（如大多數聚合物，番茄醬等）；
當n=1時，冪律方程反映牛頓流體k=η0；
最小粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n>1時必須要輸入；
最大粘度：流體在冪律模型下適用的最小粘度，n<1時必須要輸入。
多數高分子流體是假塑性流體，可以用冪律方程描述，其流動行為指數n=0.15~0.6。
② Carreau Yasuda模型：
Carreau Yasuda方程既反映高剪切速率下的假塑性，又反映低剪切速率下的牛頓性。能夠描寫比冪律方程范圍更廣的流動性質。
展開 流體有限元求解器開發-SUPG迎風格式與SA湍流模型
關鍵詞：CFD，有限元，對流項，繞流，迎風格式，湍流模型
在《流體有限元求解器開發-不可壓定常流動模型》一文中，我們介紹了考慮對流項的不可壓流動求解器的實現。
然而正如所預料的那樣，一旦流速高一些，或者粘性小一些，仿真結果就容易發散，收斂性成為一大難題。
為了解決這個問題，CFD大神們想出了各種手段，有的嚴格按照理論去處理盡力彌合。有的則主打靈感修正，問就是人工粘性、人工擴散、人工穩定，實用至上。
SUPG（Streamline Upwind/Petrov-Galerkin，流線迎風/Petrov-Galerkin）迎風格式是計算流體力學和有限元方法中一種經典的穩定化技術，專門用于解決對流主導問題中的數值振蕩問題。
該方法是79年到82年Brooks 和 Hughes提出并確立的，目前廣泛用于流體有限元求解中。
Hughes T J R
SUPG的核心思想
我們前面文章介紹的伽遼金法，在推導過程中，令權函數=插值函數。在對流主導情況下，這種對稱處理無法捕捉流動的方向性特征，因此迭代過程中，速度場逐漸發散。
SUPG的核心思想，是修改權函數，引入迎風效應。增加的項一個只在流線方向上起作用的項。我的理解是人工給一個收斂的方向。
當這個項用的系數大，抹平振蕩的能力就越強，當然結果也可能偏離實際更多。用的系數小，就可能會發散。
在這個基礎上，我們進一步嵌入了SA湍流模型，這是因為高雷諾數流動求解中發現，上述方法收斂性還是差。SA湍流的引入，可以將N-S方程的擴散項系數增大，對流主導問題的病態程度降低，迭代求解更容易收斂。和無腦增加迎風項系數強制收斂比，這種方法得到的結果精度要好一些。
效果
圓柱繞流
設定圓柱半徑為0.05m，流體介質為空氣，來流速度100m/s。
展開 基于裂隙網絡模型的地下流體滲流的有限元分析 ￥200
本案例基于構建的離散裂隙網絡模型，在COMSOL中進行了油氣在儲層裂隙及基質中的滲流規律模擬分析。本案例可實現以下功能：
可靈活改變裂隙網絡幾何參數表征不同特性的儲層；
可進行油，氣，水在地下裂隙及空隙中的流動規律分析；
可對裂隙儲層的油氣抽采等工程進行模擬仿真；
可在該案例上自主添加固體力學場和熱場進行更復雜的分析；
Workbench中DM三種抽取CFD流體域模型的方法
Workbench中DM三種抽取CFD流體域模型的方法
