Fluent阻力分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-04-12
Fluent阻力分析的視頻教程
基于fluent的飛機升阻力分析與優(yōu)化
邊界層理論詳解，網(wǎng)格無關(guān)性驗證流程； 3. fluent升阻力仿真設(shè)置流程，cfd-post后處理過程； 4. 不同迎角下飛機升力、阻力與俯仰力矩分析，根據(jù)結(jié)果給出優(yōu)化意見； 5. 提供源文件與后期答疑；
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管路水阻力仿真分析，Fluent實操詳解系列之從三到萬3-1
本視頻是Fluent實操詳解系列之從三到萬的第一篇，為管路壓降計算，學習內(nèi)容： 1、流體仿真過程的設(shè)置，包括物理建模、條件設(shè)置和結(jié)果處理三個步驟 2、其中，重點講了網(wǎng)格如何優(yōu)化優(yōu)化和結(jié)果如何分析 視頻中的物理模型見附件。
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Fluent阻力分析的實例教程
</strong><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">阻力系數(shù)定義</strong></p><p> </p><p>阻力系數(shù)：阻力系數(shù)常表示為Cd是流體力學中的無因次量，用來表示物體在流體（例如水或是空氣）中的阻力。阻力系數(shù)和物體的形狀及其表面特性有關(guān)。 </p><p><br></p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy8NTEtykZR0mUibicGOJJTcpmMHTkdu1BpAst9QMLxmWbFC4uWHU1jET6r5gtgVH9s181MVyYz29RvQ/640?wx_fmt=png" width="122" style=""> </p><p>式中，</p><p>Cd：阻力系數(shù)</p><p>F ：阻力（阻力與來流速度方向相同）</p><p>pd ：動壓，pd=ρv*v/2 (ρ為空氣密度，v為氣流相對于物體的流速）</p><p>A ：參考面積（飛機一般選取機翼面積為參考面積）</p><p><br></p><p><br></p><p>在fluent幫助文件中，The force coefficient is defined as force divided by 1/2ρv2A，where ρ，v，A and are the density，velocity，and area。fluent中的定義與上述定義相同。</p><p><br></p><p>阻力及阻力系數(shù)有方向之分，為流動主流方向，其他方向的阻力很小。設(shè)置時需要指定阻力及阻力系數(shù)的方向。</p><p><br></p><p><strong>2.
展開 關(guān)于Fluent設(shè)定相關(guān)參考值來監(jiān)視升力或阻力的體會
要求身邊有以下2本書：《fluent-流體過程仿真計算實例與分析》和《fluent入門與進階教程》。
本次講座針對《fluent-流體過程仿真計算實例與分析》中的第二章，第三節(jié)（P92）二維船舶行駛阻力特性數(shù)值模擬來探究在流體計算中監(jiān)測升力和阻力的設(shè)定。
設(shè)置參考值的意義：設(shè)置參考值是對作用在計算模型上的力等物理量進行無量綱化，得到無量綱化的物理量，使得計算結(jié)果后處理相對簡單。
閱讀熟知此章節(jié)計算過程和后續(xù)的力學分析內(nèi)容，針對P112內(nèi)容。
1.1從本書例子中可知，船體所受到的動升力為45712.522（P111），反過頭來看升力系數(shù)的監(jiān)測曲線，發(fā)現(xiàn)在27s時候，動升力系數(shù)達到了穩(wěn)定的狀態(tài)，變化很小。通過手動測試，此對應(yīng)的數(shù)值為3.5左右。先且認為是3.5，至于具體值還請大家在通過該模型來計算.
1.2.fluent中升力系數(shù)定義為
，這里公式的意思就不詳細說了，大家都知道。關(guān)鍵也就是L的設(shè)定。
1.3在P107中，作者設(shè)定的參考值是密度1000，速度為5，那么升力監(jiān)測系數(shù)中分母的計算值為12500×L（可以參考P108）。
1.4，由于fluent升力報告中，船體的動升力為45712.522，那么，45712.522/12500=3.657.發(fā)現(xiàn)，這與升力監(jiān)測系數(shù)幾乎相一致，那么，也可以說升力監(jiān)測系數(shù)中分母L為1，同時，反過來在檢查下fluent中參考值的設(shè)定，默認的特征長度L=1，但是，就本節(jié)的例子來說，船體的特征長度肯定不是1。
因此，可以認為在2維計算模型中，參考值中的默認特征長度沒有必要一定設(shè)定為我們物理模型的特征長度。后面也會對此有個解釋。
展開 表1 不同規(guī)范拖航阻力計算環(huán)境條件
1.1 國內(nèi)規(guī)范算法
目前國內(nèi)關(guān)于拖航阻力的計算模型主要是CCS《海上拖航指南(2011)》算法，該指南的相關(guān)公式是目前國內(nèi)拖航阻力的主要依據(jù)，也是海上平臺拖航前獲得海事部門許可的計算依據(jù).摩擦阻力、剩余阻力和風阻力的計算公式[2]如下：
Rf=1.67A1V1.83×10-3
Rb=0.147δA2V1.74+0.15V
R2=0.5ρV2ΣCsAi10-3
其中：Rf為摩擦阻力，Rb為剩余阻力，R2為風阻力，A1為水下濕表面積，A2為迎流面積，V為拖速，δ為方形系數(shù)，Ai為受風面積，Cs為受風面積Ai的形狀系數(shù)；各個阻力的單位為kN.
中國船級社《海上設(shè)施拖航檢驗須知》在《海上拖航指南(2011)》算法的基礎(chǔ)上，規(guī)定了波浪阻力的計算公式：
Rw=12VSw2B(δ/L)1.5 kN
其中：Rw為波浪阻力，Sw為波高，B為船寬，L為船長.
1.2 各主流船級社拖航阻力公式
DNV船級社沒有直接針對拖航過程的阻力公式，但規(guī)范中有關(guān)于拖航中平臺受到的風阻力公式和波流力計算的簡單公式以及水動力學推薦算法，水動力學計算需要用專門的水動力學軟件進行計算.
相比風阻力公式，波浪阻力更難求解.在不規(guī)則海洋中，波浪引起的載荷可以通過規(guī)則波分量的荷載線性疊加得到，在規(guī)則入射波中分析大體積結(jié)構(gòu)稱為頻域分析.假設(shè)處于穩(wěn)定狀態(tài)，忽略所有瞬態(tài)效應(yīng)，結(jié)構(gòu)的載荷和動力響應(yīng)與入射波的頻率相同，或在前進速度下與遭遇波的頻率相同，呈諧波振動.
在線性分析中，流體力學問題通常分為兩個子問題.
展開 圖5-2 結(jié)果預(yù)測
2）求解結(jié)果更新及導入
雙擊樹節(jié)點 報告> 力，設(shè)置方向參數(shù)，選取區(qū)域面列表中hull，單擊應(yīng)用，讀取升阻力數(shù)據(jù)。
圖5-3 數(shù)據(jù)讀取
圖5-4 數(shù)據(jù)查看
3）結(jié)果對比
① 在進行預(yù)測計算之前， 可以先進行原始工況的計算，然后和預(yù)測后的結(jié)果進行比對；
② 升阻力，壁面壓力和中心截面速度對比。
表1 升阻力數(shù)據(jù)對比
表2 壁面壓力對比
表3 中心截面速度對比
① 單擊菜單欄 后處理>云圖，選取位置和變量參數(shù)，設(shè)置等級參數(shù)，點擊應(yīng)用，讀取潛艇表面壓力云圖；
② 壁面壓力云圖對比。
圖5-5 原始工況
圖5-6 預(yù)測結(jié)果
① 單擊菜單欄 后處理> 面，創(chuàng)建中心截面, 然后單擊菜單欄 后處理> 云圖，查看流場中心截面速度分布云圖，點擊應(yīng)用，讀取中心截面速度分布圖；
② 中心截面速度云圖對比。
圖5-7 原始工況
圖5-8 預(yù)測結(jié)果
展開 項目簡介
某廠脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法，采用出口直排鋼煙囪，系統(tǒng)不設(shè)增壓風機，脫硫系統(tǒng)阻力由窯尾風機克服，風機位于系統(tǒng)前端，脫硫系統(tǒng)正壓運行。運行一段時間后，系統(tǒng)在滿負荷運行中出現(xiàn)阻力大的情況，現(xiàn)場分析可能為二級除霧器結(jié)垢，即除霧器葉片表面被漿液或顆粒物覆蓋，造成氣流通道變窄，但在停機后檢查，二級除霧器并無結(jié)垢現(xiàn)象，也無堵塞。因此分析為工況滿負荷后，煙氣量超過設(shè)計煙氣量，造成二級除霧器流速過大，阻力上升，這僅為推測，為驗證這一推測。對脫硫系統(tǒng)建立三維模型做CFD流場分析，判斷運行阻力異常的原因。
建立模型
根據(jù)圖紙建立三維模型如下：
三維模型
注：模型中托盤、噴淋層、超凈除霧器層均做簡化處理。
計算參數(shù)及邊界設(shè)置
塔入口煙氣壓力1500Pa；塔入口煙氣溫度155℃；塔入口煙氣量716840℃
根據(jù)上述表格數(shù)據(jù)設(shè)置邊界參數(shù)如下：
入口：速度入口（velocity-inlet），20.13m/s
出口：壓力出口（pressure-outlet），0Pa
壁面：無滑移邊界條件，標準壁面函數(shù)，對流散熱系數(shù)5W/m2·K。
流體屬性：飽和濕空氣，其物性（密度、粘度和比熱等）由UDF定義，隨煙氣溫度變化，忽略液滴/液膜對氣相流場的反作用。
傳熱設(shè)置：以塔體內(nèi)噴淋域的吸熱反應(yīng)來模擬漿液與煙氣的傳熱。
考慮到煙囪內(nèi)產(chǎn)生旋流，湍流模型采用realizable k-e模型，湍流流場的計算采用有限體積法離散控制方程，算法采用Simple算法，對流項采用一階迎風格式。
結(jié)果及分析
脫硫塔的模擬運行結(jié)果如下：
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Fluent阻力分析的相關(guān)專題、標簽、搜索
Fluent阻力分析的最新內(nèi)容
前言
CFD是工業(yè)仿真領(lǐng)域重要的分支之一，也是高性能計算的主要應(yīng)用場景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域的典型場景，穩(wěn)態(tài)仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉(zhuǎn)機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領(lǐng)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(wěn)態(tài)計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。
模擬與網(wǎng)格
我們采用某品牌空調(diào)室外機作為穩(wěn)態(tài)分析的仿真模型
一、項目簡介
西南某水泥窯尾袋除塵器進氣形式為灰斗進氣，共2×8=16個灰斗。目前中控顯示運行阻力較高，經(jīng)分析除塵器結(jié)構(gòu)，問題可能出現(xiàn)在以下幾點：
1.來自磨機和增濕塔的煙氣匯合流入?yún)R風箱，導致除塵器進口煙氣分布不均。
2.且來自磨機的煙氣管道與主管道成直角相貫，導致進口段阻力較高。
3.灰斗進口管道最小斷面處風速過高，導致設(shè)備阻力升高。
現(xiàn)通過模擬磨開和磨停兩種情況，并就以上問題通過添加導流及改造灰斗進氣管道的方式對設(shè)備內(nèi)流場進行優(yōu)化
項目簡介
某廠脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法，采用出口直排鋼煙囪，系統(tǒng)不設(shè)增壓風機，脫硫系統(tǒng)阻力由窯尾風機克服，風機位于系統(tǒng)前端，脫硫系統(tǒng)正壓運行。運行一段時間后，系統(tǒng)在滿負荷運行中出現(xiàn)阻力大的情況，現(xiàn)場分析可能為二級除霧器結(jié)垢，即除霧器葉片表面被漿液或顆粒物覆蓋，造成氣流通道變窄，但在停機后檢查，二級除霧器并無結(jié)垢現(xiàn)象，也無堵塞。因此分析為工況滿負荷后，煙氣量超過設(shè)計煙氣量，造成二級除霧器流速過大
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復雜且彎頭較多，可能造成運行阻力較大；進氣方式為灰斗進氣，且進口管道處有彎頭，可能會對袋室內(nèi)煙氣流場均勻性產(chǎn)生不利影響；為保證設(shè)備的穩(wěn)定運行，需通過CFD對袋除塵器運行狀態(tài)進行模擬
一、項目簡介
由現(xiàn)場檢測得到某除塵項目進口阻力超大，對此以該模型進口作為模擬分析對象，分別對磨開及磨停兩種工況下做CFD氣流模擬，檢測其實測位置的壓力，并對其阻力大問題作出相應(yīng)的改進措施。
二、沒有添加導流板時各檢測面的壓差
2.1 磨開的情況下：（正常情況下，煙氣大部分時間走該管路）
因需要檢測不同位置的壓力，故在需要檢測壓力的位置坐檢測面（i1-i7），具體位置標注如下
MP4 |視頻：h264、1920x1080 |音頻：AAC，44.1 KHz，2 Ch
語言：英語 |時長： 9h 28m |大小： 9.12 GB
使用 ANSYS Fluent 使用最新網(wǎng)格劃分技術(shù)進行計算流體動力學 （CFD） 分析的綜合培訓
學習內(nèi)容
了解整潔的 CAD 幾何體在工程分析中的重要性，并學習如何修復 CAD 模型并將其轉(zhuǎn)換為無錯誤的幾何體。
獲得有關(guān)選擇合適的物理模型以避免建模錯誤的知識
<p class="ql-align-justify">CFD是工業(yè)仿真領(lǐng)域重要分支之一，也是高性能計算的主要應(yīng)用場景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域典型的場景，基于滑移網(wǎng)格方法的旋轉(zhuǎn)機械流場分析，滑移網(wǎng)格方式進行旋轉(zhuǎn)機械計算可以獲得定轉(zhuǎn)子之間的時間精確解，精度相比穩(wěn)態(tài)計算更高，計算要求也更苛刻，軟件也是采用CFD領(lǐng)域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于<strong style="color:
關(guān)鍵詞：FLUENT，多通道，結(jié)構(gòu)優(yōu)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(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬手段對其幾何結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，探索得到其最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)，主要評價指標為壓降和單通道流量。以某一確定結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)的多通道裝置為例進行以下數(shù)值模擬流程介紹。通過精細的網(wǎng)格劃分和仿真設(shè)置，模擬了多通道裝置內(nèi)部的流場特性，以云圖方式顯示了多通道裝置內(nèi)部流場的速度分布和壓力分布
關(guān)鍵詞：FLUENT，撞擊流，結(jié)構(gòu)優(yōu)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(yīng)器具有高效的微觀混合特性，能夠產(chǎn)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(zhì)優(yōu)越，具有很大的應(yīng)用潛力。對撞擊流式反應(yīng)器的研究目前也相當成熟，利用數(shù)值模擬方法對撞擊流式反應(yīng)器進行流場分析是常用的技術(shù)手段。
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接上一篇博客，基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算 ，目前已完成了從Hypermesh前處理到Fluent流場計算，獲得了流體結(jié)構(gòu)邊界面的壓強信息，本篇博客將繼續(xù)說明后續(xù)的流固耦合計算過程。
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編輯
一、建立結(jié)構(gòu)有限元模型
固體區(qū)域的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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