Fluent阻力曲線的案例
使用 Fidelity FINE Marine 預測船體阻力曲線
2023 年 3 月 28 日? 4 分鐘閱讀
在此用戶案例中，Marintek 使用 Fidelity Fine/Marine 和 Hexpress 對規劃船體的阻力曲線進行預測，并根據模型測試案例對其進行驗證。
參與團隊
最終用戶： Elo?se Croonenborghs，挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 的研究科學家
團隊專家：挪威特隆赫姆海事部門 MARINTEK 研究科學家 Sverre Anders Alterskj?r
最終客戶專家： Canan T?RYAK?，STM，土耳其安卡拉
軟件提供商： NUMECA International SA
公司簡介
挪威海洋技術研究所( MARINTEK ) 為全球市場進行海洋技術研發，主要是在海洋、石油和天然氣領域以及海洋能源領域。MARINTEK 的主要辦公室和實驗室位于挪威特隆赫姆。他們的商業服務和研究活動戰略一直是物理和數值建模方法的合理結合。船舶和螺旋槳性能的預測、設計優化過程、尾流分析以及推進器-船體相互作用的研究只是 CFD 應用于船舶流體動力學的幾個例子。
STM于 1991 年根據國防工業執行委員會的法令成立，為土耳其武裝部隊 (TAF) 和國防工業副部長 (SSM) 提供系統工程、技術支持、項目管理、技術轉讓和后勤支持服務。此外，為國防系統開發軟件技術，并建立/運營用于軟件開發、維護或支持的國家軟件中心。
用戶案例
通過 CFD 模擬和模型試驗評估了一艘新巡邏船在平靜水面條件下的總船舶阻力。船體形式由STM開發，其尺寸如下表：
CFD 模擬
船體的總阻力是使用不同速度下的 CFD 模擬計算得出的。這些模擬是在深水條件下使用 Fidelity FINE Marine 全尺寸進行的。
展開 三十五、Fluent阻力系數問題
</strong><strong style="color: rgb(0, 0, 0);">阻力系數定義</strong></p><p> </p><p>阻力系數：阻力系數常表示為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。阻力系數和物體的形狀及其表面特性有關。 </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</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>阻力及阻力系數有方向之分，為流動主流方向，其他方向的阻力很小。設置時需要指定阻力及阻力系數的方向。</p><p><br></p><p><strong>2.
展開 關于Fluent設定相關參考值來監視升力或阻力的體會-ujs
關于Fluent設定相關參考值來監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（P92）二維船舶行駛阻力特性數值模擬來探究在流體計算中監測升力和阻力的設定。
設置參考值的意義：設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，使得計算結果后處理相對簡單。
閱讀熟知此章節計算過程和后續的力學分析內容，針對P112內容。
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的監測曲線，發現在27s時候，動升力系數達到了穩定的狀態，變化很小。通過手動測試，此對應的數值為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中升力系數定義為
，這里公式的意思就不詳細說了，大家都知道。關鍵也就是L的設定。
1.3在P107中，作者設定的參考值是密度1000，速度為5，那么升力監測系數中分母的計算值為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.發現，這與升力監測系數幾乎相一致，那么，也可以說升力監測系數中分母L為1，同時，反過來在檢查下fluent中參考值的設定，默認的特征長度L=1，但是，就本節的例子來說，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 FLUENT中的非穩態的殘差曲線
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 
【轉載】Fluent中殘差曲線continuity不收斂的問題
這和fluent程序的求解方法SIMPLE有關。SIMPLE根據連續方程推導出壓力修正方法求解壓力。由于連續方程中
流場耦合項被過渡簡化，使得壓力修正方程不能準確反映流場的變化，從而導致該方程收斂緩慢。
你可以試驗SIMPLEC方法，應該會收斂快些。
在計算模擬中，continuity總不收斂，除了加密網格，還有別的辦法嗎？別的條件都已經收斂了，就差它自己
了，還有收斂的標準是什么？是不是到了一定的尺度就能收斂了，比如10－e5具體的數量級就收斂了
continuity
是質量殘差，具體是表示本次計算結果與上次計算結果的差別，如果別的條件收斂了，就差它。可
以點report，打開里面FLUX選項，算出進口與出口的質量流量差，看它是否小于0.5%.如果小于，可以判斷它
收斂.
(2)
fluent殘差曲線圖中continuity是什么含義？
是質量守恒方程的反映，也就是連續性的殘差。這個收斂的快并不能說明你的計算就一定正確，還要看動量
方程的迭代計算。表示某次迭代與上一次迭代在所有cells積分的差值，continuty表示連續性方程的殘差
(3)
正在學習Fluent,模擬圓管內的流動，速度入口，出口outflow運行后xy的速度很快就到1e-06了，但是
continuity老是降不下去，維持在1e-00和1e-03之間，減小松弛因子好像也沒什么變化大家有什么建議嗎？
你查看了流量是否平衡嗎？
展開 