Fluent瞬態(tài)數(shù)據(jù)
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-04-12
Fluent瞬態(tài)數(shù)據(jù)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(guò)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(guò)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(guò)程，沒(méi)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(guò)程的氣動(dòng)特性；
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Fluent讀取Maxwell磁場(chǎng)數(shù)據(jù)
講解Maxwell軟件磁場(chǎng)數(shù)據(jù)導(dǎo)出方法，并修改為能被Fluent MHD磁流體模塊導(dǎo)入的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，利用該數(shù)據(jù)文件在Fluent中生成交流振蕩場(chǎng)。講解如何手工創(chuàng)建Mag磁場(chǎng)數(shù)據(jù)文件，并生成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。
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Fluent瞬態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)例教程
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(wèn)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 選擇流體流動(dòng)（帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent）和流體流動(dòng)（Fluent）
由于用的版本較老，因此無(wú)法通過(guò)一個(gè)fluent建立interface，此處為了利用fluent meshing劃分網(wǎng)格，采用了三個(gè)fluent模塊。分別進(jìn)行外部流場(chǎng)網(wǎng)格劃分、內(nèi)部流場(chǎng)網(wǎng)格劃分和流場(chǎng)計(jì)算。
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
左邊為入口，右邊為出口。
下圖為外部流場(chǎng)幾何圖。
下圖為內(nèi)部流場(chǎng)幾何圖。
3 FLUENT MESHING設(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。由于穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果比較可信，此處選擇了相同的劃分的方式與尺寸。
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
首先將保存的外部流場(chǎng)網(wǎng)格導(dǎo)入。然后通過(guò)附加case文件的方式，將內(nèi)部流場(chǎng)網(wǎng)格導(dǎo)入。
由于是瞬態(tài)求解問(wèn)題，此處設(shè)置為瞬態(tài)態(tài)計(jì)算模式。
4.2 滑移條件設(shè)置
其他的條件設(shè)置與Fluent MRF 旋轉(zhuǎn)機(jī)械（一）一致，因此相同的設(shè)置不再闡述，僅有內(nèi)部流場(chǎng)網(wǎng)格部分不一致。因此對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)網(wǎng)格進(jìn)行了重新設(shè)置。
4.3 計(jì)算設(shè)置
進(jìn)行初始化，以0.0001s的時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。
開(kāi)啟阻力監(jiān)測(cè)，本案例阻力尚未達(dá)到穩(wěn)定，但已經(jīng)超過(guò)274N。推力仿真表現(xiàn)已優(yōu)于MRF的計(jì)算結(jié)果。
展開(kāi) 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。
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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(guò)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：
其中上方為入口邊界條件，下方為出口邊界條件。
3 Fluent Meshing 設(shè)置
3.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 Fluent meshing 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，采用四面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
首先導(dǎo)入網(wǎng)格，然后勾選為瞬態(tài)計(jì)算，并選擇壓力基求解器。打開(kāi)重力選項(xiàng)，由于本案例是以y軸負(fù)向作為重力方向，因此需要再y出設(shè)置為-9.81m/s。
展開(kāi) 明渠流動(dòng)問(wèn)題，推薦使用Coupled with Volume Fractions耦合求解</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p>微信公眾號(hào)：Fluent學(xué)習(xí)筆記，歡迎大家關(guān)注，可免費(fèi)獲取文章的cas及dat文件和更多幫助文件</p><p><br></p>
展開(kāi) 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(lái)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
采用某品牌空調(diào)室外機(jī)作為瞬態(tài)分析的仿真模型，左側(cè)與后側(cè)的進(jìn)口流域，以及前側(cè)的出口流域都考慮到計(jì)算中，并對(duì)空調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最終網(wǎng)格單元數(shù)868萬(wàn)，如下圖所示。其中，風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)速度是850rpm。
二、求解設(shè)置
根據(jù)該款旋轉(zhuǎn)機(jī)械的相關(guān)參數(shù)，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算得到該旋轉(zhuǎn)機(jī)械的最大速度為25.6m/s，折合馬赫數(shù)為0.075，為不可壓縮流動(dòng)，故選擇壓力基求解器，湍流模型選用了適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的k-ε Realizable模型。對(duì)于動(dòng)區(qū)域計(jì)算模型，本次瞬態(tài)計(jì)算選擇了網(wǎng)格區(qū)域移動(dòng)的滑移網(wǎng)格法，仿真的模擬時(shí)間為10s，相關(guān)設(shè)置如下。
三、仿真結(jié)果
迭代完成之后仿真云圖如下所示。
四、仿真平臺(tái)對(duì)比
進(jìn)行Fluent旋轉(zhuǎn)機(jī)械瞬態(tài)分析時(shí)，所使用的“神工坊”高性能工業(yè)仿真平臺(tái)與其他兩家仿真云平臺(tái)的硬件參數(shù)如下表所示。
仿真云平臺(tái)
CPU型號(hào)
內(nèi)存
主頻
神工坊
AMD EPYC 7742
512G
2.25GHz
仿真云平臺(tái)1
Intel Xeon(Cascade Lake) Platinum 8269
64G
2.5GHz
仿真云平臺(tái)2
Intel（R）Xeon(R) Platinum 8350C
64G
2.6GHz
計(jì)算過(guò)程中三個(gè)平臺(tái)的一些輸出日志如下。
展開(kāi) 
Fluent瞬態(tài)數(shù)據(jù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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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(guò)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(wèn)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(lái)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(wèn)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
1. Fluent UDF介紹
1.1 UDF概況
Fluent UDF（User Defined Functions） 是一種用戶可以在Ansys Fluent軟件中編寫并調(diào)用的自定義函數(shù)，用于擴(kuò)展和增強(qiáng)Fluent的功能。這些函數(shù)是用C語(yǔ)言編寫的，允許用戶定義和控制流體仿真中的各種行為和特性，適用于復(fù)雜的流體力學(xué)問(wèn)題。
1.2 學(xué)習(xí)UDF的必要性
1. 擴(kuò)展仿真能力
<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(guò)前面所說(shuō)的降低松弛因子的方式來(lái)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(wèn)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(wèn)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(yáng)分公司
利用ANSYS Fluent軟件能夠方便的計(jì)算齒輪泵工作過(guò)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。
