Fluent穩態計算
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
Fluent穩態計算的視頻教程
fluent 離心風機穩態瞬態仿真分析及動畫制作
1、講述了離心風機流體域提取方法及旋轉域畫法注意事項； 2、講述了基于ICEM CFD軟件離心風機網格劃分方法； 3、講述了離心風機穩態MRF模型參數含義及設置方法； 4、講述了離心風機瞬態模型參數含義及設置方法； 5、講述了基于fluent的離心風機后處理云圖、矢量圖、流線圖等生成方法； 6、講述了動畫的設置方法及保存、查看；
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Fluent電機穩態溫度場求解
本次課程以一款常見的永磁同步電機為例，進行電機的fluent穩態溫升仿真。 從電機三維建模、模型前處理、網格剖分、仿真求解設置、結果后處理等方面展開，內容囊括了fluent電機穩態溫升仿真的全流程。在各流程操作步驟講解中，會根據以往經驗，將仿真過程中遇到的典型問題詳盡講解。 ppt附件在文檔區自行下載。 項目咨詢可加QQ1176728535
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Workbench中Maxwell和fluent的耦合計算方法-封閉柜體的溫升計算
本實例主要講解了通電導體在封閉域當中的溫升計算，在Fluent中建立溫升模型，對邊界設置、溫度相關的設置包括輻射、對流等相關參數的設置方法。 視頻實例主要講解了操作方法，包括建模、結果提取和每一步的操作過程。
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Fluent穩態計算的實例教程
計算求解
單擊主菜單中Solve→Run Calculation按鈕，彈出Run Calculation（運行計算）面板。
在Number of Iterations中輸入150，單擊Calculate開始計算。
結果后處理
（1）單擊主菜單中Display→Graphics and Animations按鈕，彈出Graphics and Animations（圖形和動畫）面板，在Graphics下雙擊Contous彈出Contous（等值線）對話框。
Contous of選擇Pressure，單擊Display按鈕，顯示壓力云圖。
（2）在Graphics下雙擊Vectors彈出Vectors（矢量）對話框。單擊Display按鈕，顯示速度矢量圖。
來源：流體仿真公眾號，版權歸作者所有。
展開 FLUENT中可選耦合式和分離式解法。
對于非穩態問題，unsteady, 則會出現時間相關項的計算方法選項： 如一階隱式，二階隱式、
注意，顯式只是對于耦合顯式求解器有效。
PISO適合于瞬態模擬，特別是時間步長較大到情況。取1.0的欠松弛因子可以保證計算的穩定性。或者網格變形度高的地方。但是對于LES而言，由于LES需要更小的時間步長，因此不適合用PISO。LES 最好使用SIMPLE(C)算法。
Courant Number 用來控制耦合求解的時間步長。時間步長與courantnumber成正比。因此顯式需嚴格控制時間步長，courant number。
非穩態的殘差圖中，每一次更新都會使殘差變大，因此會是一條振蕩的曲線。此外，x軸是對數軸，因此每次屏滿了之后都會重新調X軸，導致曲線彎曲。
時間步長越小，越不容易發散，特別是顯式計算對時間步長的要求很嚴格。如果在設定的最大迭代數（20）內還沒收斂，可能是要減小時間步長或者減小courant數。
通過殘差曲線來看收斂性：
- 一般的，殘差下降三個數量級表示至少達到了定性的收斂，流場的主要特征已經形成。
- 壓力基求解器的能量殘差應該下降到10-6以下
- 檢查全局通量守恒：檢查（NetResults)應該小于通過邊界通量的最小值的1%。（在Reports ->fluxes->mass flowrate->boundaries, 再compute)。
收斂遇到困難？？？？
對一些病態問題，差質量的網格或者不合理的求解器設置都會出現數值的不穩定性。
變現為殘差曲線上揚（不收斂，發散）或者幾乎水平（不下降）
發散意味著守恒方程的不平衡增加。
展開 前言
CFD是工業仿真領域重要的分支之一，也是高性能計算的主要應用場景之一。本期選取了CFD領域的典型場景，穩態仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于“神工坊”高性能工業仿真平臺”的CFD穩態計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。
模擬與網格
我們采用某品牌空調室外機作為穩態分析的仿真模型，如下圖所示，左側與后側的進口流域，以及前側的出口流域都考慮到計算中，并對空調內部結構簡化后進行網格劃分，最終網格單元數868萬，其中，風扇葉片的旋轉速度是850rpm。
求解設置
根據該款旋轉機械的相關參數，經過理論計算得到該旋轉機械的最大速度為25.6m/s，折合馬赫數為0.075，為不可壓縮流動，故選擇壓力基求解器，湍流模型選用了適用于旋轉機械的k-ε Realizable模型。對于動區域計算模型，本次穩態計算選擇了網格靜止不動的MRF旋轉坐標系法，計算迭代步數400步，相關設置如下。
仿真結果
迭代完成之后仿真云圖如下所示：
仿真平臺對比
我們進行Fluent旋轉機械穩態分析時,“神工坊”高性能工業仿真平臺與其他兩家仿真云平臺的硬件參數如下表所示：
計算過程中三個平臺的一些輸出日志如下圖所示：
本次仿真并行規模分別選取了16核、32核、64核、128核（受限于另外兩個平臺無法進行跨節點并行，并行規模無法進一步擴大），我們在“神工坊”平臺進行了256核等更大規模的并行計算，結果顯示計算用時會進一步縮短。
“神工坊”高性能工業仿真平臺與其他幾家仿真云平臺的計算時間如下圖所示，其中，由于仿真云平臺2最高只能64核并行使用，故圖表中無仿真云平臺2并行規模為128核的結果。
展開 摘要：本文針對同一結構和條件進行瞬態和穩態分析，當瞬態分析經過一定時間后，趨于穩定，和穩態分析結果一致。瞬態分析和穩態分析相互驗證。
00 模型
水流速度40m/s，平板底部固定。
01 穩態分析
02 瞬態分析
03 結果對比
穩態分析：
瞬態分析：
穩態分析和瞬態分析，結果基本一致。
問題描述：
如何在 PLAXIS 2D 中計算如下所示的二維穩態滲流問題？如何定義該問題的滲流邊界條件？
解答：
利用 PLAXIS 2D 計算如上所示的“純”穩態滲流問題，用戶可在初始階段選擇【Flow only】的計算類型和【Steady state groundwater flow】的孔壓計算類型。除此之外，該滲流問題的邊界條件可采用以下方法定義：
第一，模型中部的防滲墻應采用 界 面 單 元 而非閉合（Closed）的滲流邊界條件進行定義，后者僅適用于模型的外部邊界。利用界面單元模擬模型內部的不透水線時，用戶應在土體和界面材料的【界面】選項卡中設置橫向透水性（Cross permeability）為“不透水（Impermeable）”。同時，用戶還應注意在穩態滲流計算中勾選界面的【Active in flow】選項，否則無法激活界面的“防滲”性能。
“純”滲流問題不計算土體的變形和應力，故用戶可忽略地基以上的水閘且下部防滲墻（9m）也無需指定材料數據集，直接基于線段創建正界面或負界面即可，當然也可以同時創建正負界面。
第二，模型底部的不透水邊界既可以在【結構】模式中創建滲流邊界條件為【Closed】，也可以在計算階段的模型瀏覽器中激活模型底部的滲流邊界條件為【Closed】，后者在操作上更加簡便快捷，但與前者無本質區別。
事實上，PLAXIS 默認的【模型條件＞滲流邊界＞BoundaryYmin：Closed】即滿足不透水要求，用戶無需其余操作。需要注意的是，創建或激活的滲流邊界條件具有比模型條件更高的優先級。也就是說，當二者出現沖突時，以前者為準。
第三，模型的左側和右側是人為的截斷斷面，計算中也近似按不透水邊界處理。具體操作與底部邊界無異，此處不再贅述。
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前言
CFD是工業仿真領域重要的分支之一，也是高性能計算的主要應用場景之一。本期選取了CFD領域的典型場景，穩態仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于SimForge?高性能仿真云平臺的CFD穩態計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。
模擬與網格
我們采用某品牌空調室外機作為穩態分析的仿真模型
文丘里洗滌器除塵效率的CFD模擬研究
1. 背景介紹
文丘里洗滌器其工作原理是利用高速氣流將注入的液體撕裂破碎成大量細小液滴，形成一個巨大的氣液接觸界面。安全殼內攜帶放射性粉塵的氣體通過文丘里管時，粉塵顆粒與液滴發生碰撞、慣性攔截和擴散等作用，從而被液滴捕獲并最終從氣流中分離出來。由于其結構簡單、除塵效率高且可靠性好，文丘里洗滌器在核能、化工、冶金等工業廢氣處理領域具有重要地位。
本案例對圓柱繞流的氣動噪聲展開了仿真計算。主要涉及到二維模型LES大渦模擬的開啟、FW-H模型的使用。計算模型簡單，為氣動噪聲常用的驗證模型。通過對該案例的學習，后續可以通過該方法對各類航空航天、船舶等領域的氣動噪聲展開預報。
1 workbench 設置
本案例計算模型簡單，相關的workbench設置如下圖：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
本案例采用的圓柱體直徑為
本案例利用Fluent 內置雙向流固耦合FSI對液艙晃蕩仿真展開了計算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對不同楊氏模量的液艙內部構件進行分析，后續可以通過該案例對不同的雙向流固耦合模型展開計算分析。
1 SCDM 設置
1.1 導入幾何
本案例根據相關文獻，建立了對應的液艙幾何模型。H為0.3m，寬度B為0.45 m，液艙靜止自由液面高度h為0.09m(30%H）：柔性構件的厚度
本案例利用Fluent對護衛艦經典模型SFS2進行靜態流場計算。
本文僅計算了來流速度為20.6m/s的工況，計算結果與相關實驗較為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
下圖為SFS2幾何結構圖。
下圖為計算域幾何圖。入口為inlet，出口為outlwt
本案例利用Fluent中的滑移網格模型（RBM)，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對4119槳的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。
本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。
與Fluent MRF 旋轉機械（一）的結果相比，瞬態計算結果與實驗值更為接近。
1 workbench 設置
1.1
<p class="ql-align-center"><br></p><p>本案例利用Workbench的參數化功能，簡單的對不同攻角的翼型展開了參數化仿真計算。</p><p>該案例為幾何模型與仿真計算過程比較簡單，但通過該案例可延伸到多種不同模型的參數化建模仿真計算問題等較為復雜的仿真問題。</p><p><strong>1 前處理設置</strong></p><p>以NACA2415的幾何尺寸，長為
?
一、概述
隨著計算科學以及數值分析方法的不斷發展，流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction）研究從 20 世紀 80 年代以來，受到了世界學術界和工業界的廣泛 關注。流固耦合問題是流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學 （
ANSYS版本為2022R2，內含仿真1G大小文件，模型
<p class="ql-align-justify">本案例將采用Fluent進行瞬態計算，進行垂直軸風力機仿真分析。</p><p>1. 讀取網格文件</p><p>讀取上一篇的網格文件即可，網格讀入后可是查看一下網格質量與網格數量，這里說明一下長寬比的問題，這里案例長寬比已經到了711，一般情況下三維模型不要讓長寬比大于1000，特別是非存在一些細小縫隙的模型，本案例本來屬于二維模型拉伸而來，長寬比主要考慮到滿足邊界層的要求
