Fluent流場分析的案例
【4月12-15日 成都】ICEM CFD流體網格生成及Fluent流場分析應用
對計算域進行網格劃分后，就可以采用CFD軟件進行計算域的計算分析了。針對不同的工程流體流動問題，CFD仿真技術提供了更快捷、全面的解決方案，CFD技術與實驗測量和理論分析相比，成本低、耗時短、獲得流場中的數據更加容易，可以做到對工程問題的快速反應，從而迅速提出解決方案。Fluent是用于模擬流體流動和熱傳導的計算機程序，在天氣預報、汽車工業、化學工業、能源工程、航空航天等各個領域得到了廣泛的應用。為讓廣大分析人員熟練掌握這兩個工具快速解決計算流體力學實際工程問題。特舉辦《ICEM CFD流體網格生成及Fluent流場分析應用》培訓。詳情請參見第四部分“內容大綱”。
時間地點
時間：2019年4月12日-4月15日（第一天報到，授課3天）
地點：四川*成都
主講專家
該課程講師，博士畢業于西南石油大學機械工程專業，研究方向為有限元仿真技術研究及應用，具有多年的計算流體動力學數值仿真分析經驗，涉及領域主要包括多相流分析，流固耦合分析，燃燒熱及反應流分析，動網格技術等等。發表學術論文20余篇，其中SCI收錄論文4篇，授權專利2項。
內容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統一安排，費用自理。
增值服務
贈送定制U盤一個；
同一單位2人報名9折優惠；同一單位3人以上（含）報名8. 5折優惠；
課程結束后可領取該課程課件、配套CAE模型及10套相關學習資料；
參訓學員或企業針對課程相關問題在課程結束后也可以得到老師的解答與指導（郵件、微信、電話），作為培訓講授的補充。
展開 基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算
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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 （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學分支，同時也是多學科或多物理場研究的一個重要分支，它是研究可變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對流場影響這二者相互作用的一門科學。了解流固耦合對于許多產品的設計至關重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會導致產品性能被過高或過低估計。
流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結構變形非常小，并且可以認為結構的變形幾乎不會對流場的各項參數產生影響，或產品本身不允許在流體的作用下發生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數據，并將壓強數據傳導到固體的表面進行結構力學計算。然而，如果結構發生大變形，流體的速度和壓力場就會因此發生改變，此時我們需要將其作為雙向耦合問題進行多物理場分析：流體流動和壓力場會影響結構變形，而結構變形又反過來影響流體的流動和壓力。實際工況中選擇進行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據實際產品及作用工況進行判斷。
本文將執行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結構網格上，并使用Optistruct求解器進行結構力學分析。
展開 將fluent計算之后的流場導入tecplot的方法
fluent是流場計算和分析的強大軟件，但是有時候，為了寫作方便以及后處理圖圖片更加美觀，往往會采用tecplot對流場進行后處理。那么需要將fluent計算得到的流場導入到tecplot進行分析。主要方法有兩種，一是在fluent中，將我們所需要的變量以tecplot的形式導出，二是在tecplot中直接導進fluent的case文件。
下面將一一講解。
工具/原料
fluent
tecplot
方法/步驟
1
打開fluent，將計算好的文件導進去，file-read-case&data,選擇.cas文件
2.點擊file-export
file type 選擇tecplot，并從右邊surface選擇需要的面，從functions to write選擇需要的變量。然后點擊write。
3.打開tecplot。
4.file-load data files,選擇tecplot data loader，選擇.dat文件，確定即可。
第二種方法，直接導入fluent的case文件法。
與第四步類似，file-load data files,選擇fluent data loader,如圖所示。確定之后就可以在tecplot里操作了。
展開 精通fluent6.3 流場分析
http://pan.baidu.com/s/1o6maD42 希望對大家有用
基于FLUENT的多通道裝置流場分析
關鍵詞：FLUENT，多通道，結構優化，計算流體力學，流場特性
利用FLUENT軟件對多通道裝置進行數值模擬。通過數值模擬手段對其幾何結構進行優化，探索得到其最優的結構參數和操作參數，主要評價指標為壓降和單通道流量。以某一確定結構參數和操作參數的多通道裝置為例進行以下數值模擬流程介紹。通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了多通道裝置內部的流場特性，以云圖方式顯示了多通道裝置內部流場的速度分布和壓力分布。
在仿真過程中，首先建立多通道裝置的三維模型。為提高仿真精度，對模型進行了poly網格劃分。隨后設置仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用層流模型來描述流體的流動特性。后續可以通過改變結構參數和操作參數對其進行更為細致的數值模擬，以進一步優化其流場分布效果，找到所需最優結構參數及操作參數。
建立幾何模型時對其進行適當的結構優化便于數值模擬過程，網格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網格質量，綜合得到網格質量大于0.2即可滿足一般仿真需求。幾何模型如圖1所示，網格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網格劃分
該模型初始速度分布如圖3所示，初始壓力分布如圖4所示：
圖3初始速度分布
圖4初始壓力分布
該模型達到穩態時，速度分布及壓力分布如圖5和圖6所示：
圖5穩定后速度分布
圖6穩定后壓力分布
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 基于FLUENT的某反應器流場分析
關鍵詞：FLUENT，撞擊流，結構優化，計算流體力學，流場特性
撞擊流是強化流體微觀混合的有效方式之一，其原理是通過兩股或多股流束在同一空間點相互撞擊造成強烈湍流，撞擊流式反應器具有高效的微觀混合特性，能夠產生強烈的壓力波動，提高原料液分子間有效碰撞的概率，其性質優越，具有很大的應用潛力。對撞擊流式反應器的研究目前也相當成熟，利用數值模擬方法對撞擊流式反應器進行流場分析是常用的技術手段。
利用FLUENT軟件對某撞擊流反應器進行數值模擬。通過數值模擬手段對其幾何結構進行優化，探索得到其最優的結構參數。以某結構參數的反應器為例進行以下數值模擬流程介紹。通過精細的網格劃分和仿真設置，模擬了反應器內部的流場特性，以云圖和流線方式顯示反應器內部流場的速度分布和壓力分布。
在仿真過程中，首先建立反應器的三維模型。為提高仿真精度，對模型進行了poly網格劃分。隨后設置仿真參數，包括流體密度、粘度等參數。采用SST k-omega湍流模型來描述流體的湍流特性。后續可以通過改變結構參數和操作參數對其進行更為細致的數值模擬，以進一步優化其混合效果，強化流體微觀混合。
建立幾何模型時對其進行適當的結構優化便于數值模擬過程，網格劃分時對其施加一定的控制（如曲率和偏度）以提高網格質量，綜合得到網格質量大于0.2即可滿足一般仿真需求。幾何模型如圖1所示，網格劃分如圖2所示。
圖1幾何模型
圖2網格劃分
反應器內初始流速分布如圖3所示，數值模擬過程中撞擊流流體入口流速設置為30m/s，反應器內初始壓力分布如圖4所示。
圖3初始速度分布
圖4初始壓力分布
反應器達到穩態時，速度及壓力分布如圖5和圖6所示，沿著反應器中垂面，左右兩側速度呈現對稱分布，兩股流體撞擊后速度降低。
展開 不同攻角下的翼型流場仿真分析，含所有ICEM文件及fluent文件，fluent設置包含在case中 ￥30
不同攻角下的翼型流場仿真分析，含所有ICEM文件及fluent文件，fluent設置包含在case中
基于Fluent風沙兩相流路基周圍流場數值模擬分析
基于Fluent風沙兩相流路基周圍流場數值模擬分析
本課程基于Fluent風沙兩相流路基周圍流場數值模擬分析，從建模到網格劃分，以及相關設置進行了講解，并運用tecplot軟件進行了后處理；其中許多點作者花費了大量時間進行理解，例如風速輪廓線的設置以及求解設置中相關參數的取值，讀者可在本課程基礎進行拓展延申，節省前期大量時間，使得可以讓許多時間花費在研究上。
課程內容：
章節1、建立3d路基模型.mp4
章節2、模型網格劃分.mp4
章節3、歐拉模型及材料設置.mp4
章節4、風速輪廓線及邊界條件設置.mp4
章節5、求解方法控制及初始化.mp4
章節6、云圖及計算導出設置.mp4
章節7、tecplot后處理示范.mp4
章節8、最終計算結果展示.mp4
內容中詳細介紹了如何使用自編函數實現對數風速輪廓線形式，以及各參數的解釋等。
風速輪廓線樣圖（風速過大，需調整摩阻風速，該圖僅做示例）
部分課程內容截圖
部分課程內容截圖
湍流效果展示圖：
視頻中未加輪廓線，加完后輪廓線與上述情況相同：
展開 利用fluent對空氣在一個噴管內的流動做流場分析
下面我將利用fluent對空氣在一個噴管內的流動做流場分析，fluent用的是有限體積法來進行計算仿真。
該噴管模型如下：這是一段縮放型噴管，空氣在壓力作用下從左端進入噴管，從右端出來。進口的壓力為1atm，出口的平均壓力為0.843atm。管直徑為40mm，長度為160mm。
圖1 噴管示意圖
如上圖所示，空氣在一個大氣壓的作用下通過平均背壓為0.843atm的縮放型噴管。背壓是以正弦波的規律變化的，即
我要做的工作是在gambit中建立該噴管的二位模型，再利用fluent求解器計算噴管內的不定常流動。
首先，利用gambit建立二維噴管的計算模型。模型如下圖所示。由于噴管是對稱結構，因此先建立上半部分的模型。
圖2 用gambit建立的噴管輪廓圖
建模完成以后，對各條邊進行節點劃分。然后再創建結構化網格。創建的結構化網格如下圖所示。
圖3 區域內的網格圖
網格劃分完成以后，開始設置邊界類型。設置網格類型包括以下幾個步驟：(1)確定進口邊界類型；(2)確定出口邊界類型；(3)確定固壁邊界類型；(4)定義對稱面。
以上工作都完成以后，要輸出網格文件。輸出網格文件以后，再利用fluent進行噴管內流動的仿真計算。
利用fluent進行噴管內流動的仿真計算步驟如下：
(1)讀入網格文件，讀入網格文件以后，將會在信息反饋窗口顯示網格的有關信息，如果沒有錯誤就可以繼續進行，若有錯誤，要重新設定gambit中的網格。
(2)下面再檢查網格，fluent將會對網格進行各種檢查，并將結果在信息反饋窗口中顯示出來，其中要特別注意最小體積一項，要確保為正數，否則無法計算。
(3)檢查網格沒有問題后，要顯示網格。由于顯示的網格圖形不是整體，而僅僅是圖形的一半。
展開 Workbench fluent風力發電機組葉片流場及溫度場仿真，附詳解視頻及原模型 ￥96
網格劃分與命名選擇
2.1 網格參數設置
雙擊mesh進入網格劃分模塊，先進行全局網格控制，進入ANSYS Fluent Meshing模塊，設置全局最大尺寸為5000 mm。
局部加密葉片表面網格：添加“Face Sizing”，設置尺寸為300 mm。若存在負體積網格，需調整局部尺寸或重新劃分。
2.2 命名選擇（Named Selections）
關鍵命名組定義
Inlet：選擇流體域前端面，指定為速度入口。
Outlet：選擇流體域后端面，指定為壓力出口。
Blade：隱藏其他部件后框選所有葉片表面，指定為固定溫度邊界。
Wall：選擇風機外表面，設為壁面。
命名沖突處理，若出現“Duplicate Named Selection”錯誤，需檢查名稱是否重復，并在模型樹中刪除冗余組。軟件會自動創建接觸，無需單獨設置即可，流場會自動識別為接觸面。
關閉該模塊進入fluent模塊，雙擊對應模塊即可進入流體模塊。
3. 求解設置與邊界條件
材料屬性與求解器配置
材料庫設置，在Fluent中雙擊空氣材料（Air），可以設置對應材料屬性。
展開 性能測試｜Fluent穩態分析——旋轉機械流場仿真對比實測
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，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SimForge?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。SimForge?高性能仿真云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。
可以發現，SimForge?高性能工業仿真平臺在進行穩態仿真分析時，表現出了絕對的速度優勢。
展開 
緊湊型熱交換器間斷翅片的湍流增強傳熱的流場FLUENT仿真分析 ￥299
仿真結果如下：
溫度場
壓力場
局部速度矢量圖
基于fluent的煙氣輪機流場分析及動葉片沖蝕磨損的數值模擬
現對該現象進行數值模擬研究，對該模型分析如下：
本研究為三維、瞬態問題，煙氣為高溫高壓氣體混合物，主要組份為N2、CO2、過熱水蒸氣、O2、SO2，視其為可壓縮理想氣體。高溫煙氣在煙機內的湍流流動雷諾數較高，故采用標準 k-ε湍流模型考察。動靜葉之間通過滑移網格實現相互運動，動靜葉流道內的數據通過交界面interface傳遞。煙氣中的催化劑顆粒主要受慣性力、氣相曳力、saffman升力的作用，其他力可忽略不計。由于催化劑顆粒極小很容易受到氣體湍流擴散的影響，故采用隨機漫步模型。
靜葉入口設置氣相壓力為0.31MPa、靜壓0.3Mpa,總溫665℃；動葉出口設置壓力0.108Mpa；動葉轉速為5817r/min。假定顆粒隨氣流從靜葉入口均勻入射，流量為7.5×10-5Kg/s,氣相進出口設置為逃逸邊界條件，動葉壁面為反射邊界條件。
一、準備軟件工具：gambit2.2.30、fluent6.3.26。
展開 [案例分析]基于Fluent 14.5離心泵內部流場數值模擬教程
應用CFD技術，通過計算機對水泵內部流場進行虛擬試驗，可以快速獲得外特性曲線，并且能夠更好的在設計階段預測泵內部流動所產生的漩渦、二次流、邊界分離、喘振、汽蝕等不良現象，通過改進以提高產品可靠性。
本教程采用IS80-65-125型水泵的水力模型，通過具體步驟希望廣大同行能快速掌握運用Fluent對水泵進行CFD模擬的步驟方法。
二、建模
采用Creo 2.0 M020（Peo/Engineer）進行建模。本次教程不考慮葉輪前后蓋板與泵腔間的液體（事實證明對實際結果有一定影響，為了教程方便因此不予考慮，大家可以在實際工作中加入對前后腔體液體），建模只考慮進口管部分、葉輪旋轉區域部分、蝸殼部分。對于出口管，可以根據模型的特征進行判別，本次模擬是由于出口管路對實際模擬結果影響很小，不存在尺寸急變等特征，因此去掉了出口管段，以減少網格數量。建模如圖所示：
圖1 建立流道模型
三、網格劃分
建模完成后，導出*.x_t（或其他格式）格式，導入網格劃分軟件中進行網格劃分。網格劃分軟件有很多，各有各的優勢，主要采用自己熟練的一種即可。本次教程采用ICEM進行網格劃分。進口段為直錐型結構，采用六面體網格。葉輪和蝸殼部分采用四面體非結構網格（也可以采用六面體網格，劃分起來比較麻煩）。對于工程應用，可以采用不劃分邊界層網格，劃分邊界層網格比較費時間，生成的網格數量也很高，但是從模擬的外特性曲線來看，差別不是很大，但是對于研究邊界層流動對性能的影響，就必須劃分邊界層，對于采用有些壁面條件，也必須劃分邊界層（該部分查看其它教程）。
展開 旋轉機械 流場分析｜基于STARCCM+的多翼離心風機流場分析
04
流場分析
下面對設計工況下的風機內部流場進行分析。截取葉輪中間位置的 XY 截面與XZ 截面，網格如圖8所示。在XZ截面上建立速度矢量Vxz的流線分布，如圖10所示。從圖中可見流量大部分靠近蝸殼出口側流動，并且在蝸殼中形成了非常明顯的上下兩個二次渦流，這是蝸殼中主要損失之一。其主要的成因是軸向上流動分布不均，造成上下壓力不平衡而形成的二次流動。在XZ截面上建立徑向速度的矢量分布圖，如圖11所示。徑向速度間接代表了葉輪進出口的流量分布。從圖中可以更加明顯的看到流量在軸向上分布非常不均勻，其主要原因是空氣從外界進入葉輪前由于多翼離心風機軸面流道的特點，無法使軸向進氣能很好的均勻的導出徑向出氣，所以無法避免的造成了軸向速度分布不均勻。從優化的角度需要對軸面流道和進氣裝置的導流特性進行優化。
圖8 XZ、XY截面示意圖
圖9 XY截面葉輪示意圖
在XY截面上，建立面上葉輪內部Vxy矢量的相對速度流線分布圖，如圖12所示。圖中可見葉輪間都或多或少的存在葉間渦，其中約有 2/5 的流道中渦占據一半位置以上，在流量集中區域渦相對較小，但仍然存在。因此葉間渦的作用對多翼離心風機中的影響不可忽視。
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