Fluent瞬態(tài)動(dòng)畫
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
Fluent瞬態(tài)動(dòng)畫的視頻教程
fluent 離心風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)仿真分析及動(dòng)畫制作
1、講述了離心風(fēng)機(jī)流體域提取方法及旋轉(zhuǎn)域畫法注意事項(xiàng)； 2、講述了基于ICEM CFD軟件離心風(fēng)機(jī)網(wǎng)格劃分方法； 3、講述了離心風(fēng)機(jī)穩(wěn)態(tài)MRF模型參數(shù)含義及設(shè)置方法； 4、講述了離心風(fēng)機(jī)瞬態(tài)模型參數(shù)含義及設(shè)置方法； 5、講述了基于fluent的離心風(fēng)機(jī)后處理云圖、矢量圖、流線圖等生成方法； 6、講述了動(dòng)畫的設(shè)置方法及保存、查看；
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基于FLUENT的西科斯基S97共軸直升機(jī)旋翼啟動(dòng)過程瞬態(tài)氣動(dòng)仿真
課程介紹： 本案例采用fluent的滑移網(wǎng)格模擬共軸直升機(jī)在旋翼啟動(dòng)過程中的流場(chǎng)情況，模擬旋翼從停止到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)的氣動(dòng)情況。需要注意的是這個(gè)課程介紹的是旋翼的啟動(dòng)過程，沒有涉及直升機(jī)旋翼的變距仿真。 本次算例：S97共軸直升機(jī)的上下兩個(gè)旋翼的轉(zhuǎn)向相反，且雙旋翼在5秒內(nèi)從0RPM以一定規(guī)律增加120RPM并穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，查看旋翼啟動(dòng)過程的氣動(dòng)特性；
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Fluent瞬態(tài)動(dòng)畫的實(shí)例教程
之前的帖子https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1297244，
提出一個(gè)小問題，通過仿真計(jì)算，如何得到一個(gè)播放時(shí)長(zhǎng)為3秒鐘，幀頻為24幀的動(dòng)畫。
那么，關(guān)于三秒鐘高品質(zhì)仿真成果輸出的設(shè)定（通用項(xiàng)屬性設(shè)定），如圖：
設(shè)定3秒仿真時(shí)間與生成的視頻播放時(shí)間3秒一致，確保虛擬模型的時(shí)間軸與現(xiàn)實(shí)世界時(shí)間軸一致；
設(shè)定時(shí)間步長(zhǎng)數(shù)為72，表示完成仿真時(shí)間的過程中，需要逐步完成72個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的各個(gè)仿真結(jié)果。
設(shè)定結(jié)果保存頻率為1，表示上述72個(gè)時(shí)間步里，每間隔1要保存一次結(jié)果，故，保存結(jié)果數(shù)量為72個(gè)，
將上述72個(gè)仿真結(jié)果，按時(shí)間順序，以每秒種播放24個(gè)結(jié)果的頻率生成動(dòng)畫，就可得到相對(duì)質(zhì)量較高的并且與現(xiàn)實(shí)世界時(shí)間一致的視頻。仿佛是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)拍攝到的同步視頻一樣。
同理，再舉一個(gè)例子，仿真時(shí)間保持不變，時(shí)間步長(zhǎng)改為1152，結(jié)果保存頻率改為16，那么，軟件將完成1152次結(jié)果運(yùn)算，比之前運(yùn)算仿真結(jié)果更準(zhǔn)確一點(diǎn)，畢竟72個(gè)步長(zhǎng)，顯得步子邁得大了一些，影響最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。在這1152次結(jié)果內(nèi)，每間隔16個(gè)結(jié)果保存到硬盤一次，那么仿真結(jié)束時(shí)，可得到1152/16=72個(gè)結(jié)果，亦可得到一個(gè)播放時(shí)長(zhǎng)為3秒種，幀頻為24的視頻。如果保存頻率調(diào)整到8呢，會(huì)得到1152/8=144個(gè)步長(zhǎng)結(jié)果。動(dòng)畫幀頻仍為24的話，那么最終的動(dòng)畫相當(dāng)于慢放0.5倍的視頻，如此，慢放0.1倍的視頻或者0.01倍的視頻，也是可以生成的了。
當(dāng)然，也可以根據(jù)以上算法，生成幀頻為26幀的、30幀的或者其他幀頻的視頻，也可以生成其他播放時(shí)間長(zhǎng)度的視頻，比如5秒種，60秒鐘等等。
如下兩圖，動(dòng)畫幀頻分別是12幀和24幀。
展開 4.4 后處理設(shè)置
對(duì)計(jì)算完成后的壓力云圖與流線圖的動(dòng)畫進(jìn)行繪制。
螺旋槳流線軌跡動(dòng)畫
使用 Ansys Fluent 執(zhí)行船體在逆海波浪中移動(dòng)的升沉和縱搖仿真示例。流體體積或 VOF 模型用于求解此明渠流動(dòng)示例。在此示例中，使用明渠波浪邊界條件生成淺層波浪，而使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格對(duì) wigley 船體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模。使用用戶定義函數(shù) (UDF) 將運(yùn)動(dòng)限制為 4 個(gè)自由度 (DOF)。為了避免出口處的數(shù)值反射（非物理結(jié)果/波浪反射），使用了數(shù)值海灘選項(xiàng)。 Fluent 案例文件供下載。
交付文件（2）
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瞬態(tài)計(jì)算設(shè)置</strong></p><p><br></p><p><strong>11.1 瞬態(tài)設(shè)置</strong></p><p><br></p><p>以穩(wěn)態(tài)計(jì)算的結(jié)果作為瞬態(tài)計(jì)算的初始條件。</p><p>General界面更改為瞬態(tài)</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5Qicll5eNciaogTAXPBGR1H1cMzCC2HNjggedT4lOhtugHlrEjYLKiaMkNzMxw/640?wx_fmt=png" width="100%"></p><p><br></p><p><br></p><p>設(shè)置出口壓力隨時(shí)間而改變</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5Qicll0uduQb7q1UpmZmOm0RRltf3K4GebwZCU4sdPC2hEia63391PKZPWysg/640?wx_fmt=png" width="100%"></p><p>其中，w為瞬態(tài)壓力的頻率(rad/s)，為2200；Pexit為出口的平均壓力，為0.7369atm</p><p><br></p><p>此公式單位為atm，使用fluent自帶的Expression功能進(jìn)行設(shè)置，由于表達(dá)式必須為國(guó)際單位制，因此設(shè)置時(shí)需乘以101325轉(zhuǎn)化為Pa為單位。
展開 最近在做熱分析時(shí)，得到這樣一個(gè)ansys的算例——帶空金屬板冷卻的瞬態(tài)熱分析，使用fluent軟件進(jìn)行了仿真，與ansys的結(jié)果做以對(duì)比。
問題描述如下：一長(zhǎng)方形金屬板，板得長(zhǎng)度為15cm，板得中央是一個(gè)半徑為1cm的圓孔。板得初始溫度為500℃，將其突然放置于溫度為20℃，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為100W/(㎡*℃)的流體介質(zhì)中，試計(jì)算：
1）第1s及第50s這兩個(gè)時(shí)刻金屬板內(nèi)的溫度分布；
2）金屬板上4個(gè)頂點(diǎn)在前50s內(nèi)的溫度變化（本文只取左上角點(diǎn)A，如圖1所示）。
該金屬板得基本材料性質(zhì)如下：
密度為5000kg/m3，比熱容為200J/(kg*℃)，導(dǎo)熱系數(shù)為5W/(m*℃)。
圖1
對(duì)于這個(gè)問題，模型比較簡(jiǎn)單，本文對(duì)其操作步驟不再詳述，重點(diǎn)在對(duì)比ansysy和fluent的仿真結(jié)果上。
圖2
圖3
從上圖中可以看出，Ansys的分析結(jié)果：1s時(shí)，A點(diǎn)的最大溫度為499.999℃，最小溫度為464.98℃；50s時(shí)，最大溫度為437.713℃，最小溫度為270.812℃。Fluent仿真結(jié)果：1s時(shí)，A點(diǎn)的最大溫度為499.99℃，最小溫度為465.37℃；50s時(shí)，最大溫度為437.4℃，最小溫度為275.72℃。從上面的兩組數(shù)據(jù)可以看出，兩種軟件的結(jié)果是吻合的，相差在1%左右。
圖4
從上圖中可以看出，ANSYS和FLUENT的結(jié)果趨勢(shì)完全吻合，最大相差4%。
針對(duì)兩款軟件對(duì)此問題的求解的結(jié)果的差別，或許是求解方式上的差別，ansys是基于有限元的求解方法，fluent是基于有限體積的求解方法。
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Fluent實(shí)用案例 | DEM顆粒瞬態(tài)仿真8個(gè)月前
本案例利用Fluent中的DEM模型，對(duì)管道運(yùn)輸進(jìn)行流體仿真，主要是對(duì)管路顆粒運(yùn)輸過程進(jìn)行診斷，防止出現(xiàn)顆粒陷入死循環(huán)，導(dǎo)入管路阻塞和浪費(fèi)。因此進(jìn)行相關(guān)的管路氣力運(yùn)輸可以按照本文的相關(guān)設(shè)置進(jìn)行仿真計(jì)算。
1 workbench 設(shè)置
本案例具體設(shè)置如下圖 ：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
本案例的管道模型十分簡(jiǎn)單，為幾段簡(jiǎn)易管路組成 。具體的幾何模型與邊界條件如下所示
<p>本案例利用Fluent中的滑移網(wǎng)格（RBM）模型，對(duì)離心泵性能問題進(jìn)行了瞬態(tài)仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)離心泵的瞬態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。本文的相關(guān)設(shè)置依托于<a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MTg5ODU3Ng==&mid=2247485266&idx=1&
<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(jì)算的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域典型的場(chǎng)景，基于滑移網(wǎng)格方法的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)分析，滑移網(wǎng)格方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算可以獲得定轉(zhuǎn)子之間的時(shí)間精確解，精度相比穩(wěn)態(tài)計(jì)算更高，計(jì)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:
本案例利用Fluent中的滑移網(wǎng)格模型（RBM)，對(duì)螺旋槳敞水水動(dòng)力性能問題進(jìn)行了瞬態(tài)仿真計(jì)算。該案例僅對(duì)4119槳的瞬態(tài)計(jì)算進(jìn)行了簡(jiǎn)單演示，其余的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的仿真設(shè)置與本案例基本一致，可按照該案例進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。
本文僅計(jì)算了進(jìn)速系數(shù)為0.4的工況，計(jì)算結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)較為接近。
與Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)機(jī)械（一）的結(jié)果相比，瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值更為接近。
1 workbench 設(shè)置
1.1
使用 Ansys Fluent 執(zhí)行船體在逆海波浪中移動(dòng)的升沉和縱搖仿真示例。流體體積或 VOF 模型用于求解此明渠流動(dòng)示例。在此示例中，使用明渠波浪邊界條件生成淺層波浪，而使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格對(duì) wigley 船體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模。使用用戶定義函數(shù) (UDF) 將運(yùn)動(dòng)限制為 4 個(gè)自由度 (DOF)。為了避免出口處的數(shù)值反射（非物理結(jié)果/波浪反射），使用了數(shù)值海灘選項(xiàng)。 Fluent 案例文件供下載
<p><strong>1. 可壓縮流動(dòng)概念</strong></p><p><br></p><p>對(duì)于部分易于壓縮的流體，如果計(jì)算域內(nèi)各處壓力變化很大則密度變化也很大。如Ma大于0.3，則密度變化不可忽略，屬可壓縮流動(dòng)。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5QicllYYB1LGxLRsmlVsOEBfSjtFdaGMzN7ic648ibUGicar0SNNCnH5AoX17gQ
<p><strong>0. 偽瞬態(tài)作用</strong></p><p> </p><p><br></p><p>為什么要使用偽瞬態(tài)的算法？偽瞬態(tài)的作用實(shí)際上是增加收斂性的，當(dāng)你的穩(wěn)態(tài)計(jì)算收斂性不好時(shí)，可以將穩(wěn)態(tài)計(jì)算更改為偽瞬態(tài)計(jì)算，收斂性會(huì)增強(qiáng)。</p><p><br></p><p>當(dāng)然還可以通過前面所說的降低松弛因子的方式來增強(qiáng)收斂性。</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn
<p><strong>1.穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài) </strong></p><p> </p><p>穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)是流體計(jì)算為了方便而提出的概念，實(shí)際上任何流動(dòng)、傳熱問題都應(yīng)該是瞬態(tài)的，因?yàn)檫@些現(xiàn)象總是在時(shí)間維度上進(jìn)行的。</p><p><br></p><p>但是實(shí)際上部分流動(dòng)、傳熱問題在一定的時(shí)間之后，不再隨時(shí)間而變化，達(dá)到了穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)我們只考慮穩(wěn)定之后的狀態(tài)時(shí)，就可以用穩(wěn)態(tài)進(jìn)行計(jì)算；而如果我們想要研究達(dá)到穩(wěn)態(tài)之前的狀態(tài)
王鑫鑫
安世亞太沈陽分公司
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計(jì)算齒輪泵工作過程中的性能參數(shù)，本文僅以內(nèi)嚙合齒輪為例，介紹了仿真主要方法，對(duì)于其他類型如外嚙合齒輪泵可以此為參考，選擇合適的方法。
CFD是工業(yè)仿真領(lǐng)域重要分支之一，也是高性能計(jì)算的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。本期選取了CFD領(lǐng)域典型的場(chǎng)景，基于滑移網(wǎng)格方法的旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)分析，滑移網(wǎng)格方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械計(jì)算可以獲得定轉(zhuǎn)子之間的時(shí)間精確解，精度相比穩(wěn)態(tài)計(jì)算更高，計(jì)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“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)的CFD瞬態(tài)計(jì)算，和其他仿真云平臺(tái)進(jìn)行效率對(duì)比如何。
一、模型與網(wǎng)格
