Fluent瞬態數據的案例
Fluent 旋轉機械瞬態計算（一）
本案例利用Fluent中的滑移網格模型（RBM)，對螺旋槳敞水水動力性能問題進行了瞬態仿真計算。該案例僅對4119槳的瞬態計算進行了簡單演示，其余的旋轉機械的仿真設置與本案例基本一致，可按照該案例進行相關設置。
本文僅計算了進速系數為0.4的工況，計算結果與相關實驗較為接近。
與Fluent MRF 旋轉機械（一）的結果相比，瞬態計算結果與實驗值更為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網格劃分功能的Fluent）和流體流動（Fluent）
由于用的版本較老，因此無法通過一個fluent建立interface，此處為了利用fluent meshing劃分網格，采用了三個fluent模塊。分別進行外部流場網格劃分、內部流場網格劃分和流場計算。
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
左邊為入口，右邊為出口。
下圖為外部流場幾何圖。
下圖為內部流場幾何圖。
3 FLUENT MESHING設置
采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體的方法對體網格進行劃分。由于穩態計算結果比較可信，此處選擇了相同的劃分的方式與尺寸。
4 FLUENT 設置
4.1 General設置與網格導入
首先將保存的外部流場網格導入。然后通過附加case文件的方式，將內部流場網格導入。
由于是瞬態求解問題，此處設置為瞬態態計算模式。
4.2 滑移條件設置
其他的條件設置與Fluent MRF 旋轉機械（一）一致，因此相同的設置不再闡述，僅有內部流場網格部分不一致。因此對內部流場網格進行了重新設置。
4.3 計算設置
進行初始化，以0.0001s的時間步長進行計算。
開啟阻力監測，本案例阻力尚未達到穩定，但已經超過274N。推力仿真表現已優于MRF的計算結果。
展開 使用Fluent進行船體CFD瞬態仿真 ￥5
使用 Ansys Fluent 執行船體在逆海波浪中移動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，而使用動態網格對 wigley 船體的運動進行建模。使用用戶定義函數 (UDF) 將運動限制為 4 個自由度 (DOF)。為了避免出口處的數值反射（非物理結果/波浪反射），使用了數值海灘選項。 Fluent 案例文件供下載。
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Fluent實用案例 | DEM顆粒瞬態仿真
本案例利用Fluent中的DEM模型，對管道運輸進行流體仿真，主要是對管路顆粒運輸過程進行診斷，防止出現顆粒陷入死循環，導入管路阻塞和浪費。因此進行相關的管路氣力運輸可以按照本文的相關設置進行仿真計算。
1 workbench 設置
本案例具體設置如下圖 ：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
本案例的管道模型十分簡單，為幾段簡易管路組成 。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 設置
3.1 網格設置
采用 Fluent meshing 進行網格劃分，采用四面體網格劃分，并劃分相對應的邊界層網格。具體的網格劃分如下圖所示：
4 FLUENT 設置
4.1 General設置與網格導入
首先導入網格，然后勾選為瞬態計算，并選擇壓力基求解器。打開重力選項，由于本案例是以y軸負向作為重力方向，因此需要再y出設置為-9.81m/s。
展開 【仿真平臺性能測試】Fluent旋轉機械瞬態分析
本期選取了CFD領域典型的場景，基于滑移網格方法的旋轉機械流場分析，滑移網格方式進行旋轉機械計算可以獲得定轉子之間的時間精確解，精度相比穩態計算更高，計算要求也更苛刻，軟件也是采用CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于“神工坊”高性能工業仿真平臺的CFD瞬態計算，和其他仿真云平臺進行效率對比如何。
一、模型與網格
采用某品牌空調室外機作為瞬態分析的仿真模型，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，如下圖所示。其中，風扇葉片的旋轉速度是850rpm。
二、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，本次瞬態計算選擇了網格區域移動的滑移網格法，仿真的模擬時間為10s，相關設置如下。
三、仿真結果
迭代完成之后仿真云圖如下所示。
四、仿真平臺對比
進行Fluent旋轉機械瞬態分析時，所使用的“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。
仿真云平臺
CPU型號
內存
主頻
神工坊
AMD EPYC 7742
512G
2.25GHz
仿真云平臺1
Intel Xeon(Cascade Lake) Platinum 8269
64G
2.5GHz
仿真云平臺2
Intel（R）Xeon(R) Platinum 8350C
64G
2.6GHz
計算過程中三個平臺的一些輸出日志如下。
展開 
四十三、Fluent增強收斂性-偽瞬態計算
明渠流動問題，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：Fluent學習筆記，歡迎大家關注，可免費獲取文章的cas及dat文件和更多幫助文件</p><p><br></p>
展開 五十二、Fluent瞬態可壓縮流動
瞬態計算設置</strong></p><p><br></p><p><strong>11.1 瞬態設置</strong></p><p><br></p><p>以穩態計算的結果作為瞬態計算的初始條件。</p><p>General界面更改為瞬態</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>設置出口壓力隨時間而改變</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功能進行設置，由于表達式必須為國際單位制，因此設置時需乘以101325轉化為Pa為單位。
展開 ANSYS與FLUENT瞬態散熱模型對比
最近在做熱分析時，得到這樣一個ansys的算例——帶空金屬板冷卻的瞬態熱分析，使用fluent軟件進行了仿真，與ansys的結果做以對比。
問題描述如下：一長方形金屬板，板得長度為15cm，板得中央是一個半徑為1cm的圓孔。板得初始溫度為500℃，將其突然放置于溫度為20℃，表面傳熱系數為100W/(㎡*℃)的流體介質中，試計算：
1）第1s及第50s這兩個時刻金屬板內的溫度分布；
2）金屬板上4個頂點在前50s內的溫度變化（本文只取左上角點A，如圖1所示）。
該金屬板得基本材料性質如下：
密度為5000kg/m3，比熱容為200J/(kg*℃)，導熱系數為5W/(m*℃)。
圖1
對于這個問題，模型比較簡單，本文對其操作步驟不再詳述，重點在對比ansysy和fluent的仿真結果上。
圖2
圖3
從上圖中可以看出，Ansys的分析結果：1s時，A點的最大溫度為499.999℃，最小溫度為464.98℃；50s時，最大溫度為437.713℃，最小溫度為270.812℃。Fluent仿真結果：1s時，A點的最大溫度為499.99℃，最小溫度為465.37℃；50s時，最大溫度為437.4℃，最小溫度為275.72℃。從上面的兩組數據可以看出，兩種軟件的結果是吻合的，相差在1%左右。
圖4
從上圖中可以看出，ANSYS和FLUENT的結果趨勢完全吻合，最大相差4%。
針對兩款軟件對此問題的求解的結果的差別，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。
展開 二十九、Fluent瞬態時間步長與迭代步數的討論
wx_fmt=jpeg"> </p><p><br></p><p><strong>2.瞬態設置</strong></p><p> </p><p>那么瞬態計算需要注意什么呢？</p><p>Fluent軟件瞬態計算中有三個比較重要的設置：Number of Time Steps、Time Step Size和Max Iterations/Time Step</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZy8D64icnA9ElAziaTGJk7o8PWQnNTziadI6fJ8DY7akypm67Cqic1oia7ky7GKlOZuql7cLXiaDkC2R1ic5A/640?wx_fmt=png"> </p><p> </p><p> </p><p><strong>3.Max Iterations/Time Step</strong></p><p> </p><p>首先，計算 unsteady flow 的時候，fluent 是從前一個時間算到下一個時間的。</p><p><br></p><p>從這個意思上來就認為是“time step”，一個時間接一個時間，而每個時間就相當于一個準穩態，因此計算的時候需要 Max Iterations per Time Step，這個就像你在計算穩態時候需要設置的一樣，在達到 iteration 次數之前收斂就完成這個 time step，否則就算到所規定的次數。</p><p><br></p><p><strong>4.Number of Time Steps</strong></p><p> </p><p>對穩態，Number of iterations表示迭代次數，一個迭代次數就會將所有的網格遍歷一遍，完成一次循環。
展開 Fluent與Structure單向瞬態耦合流程的實現
FSI插件加載成功
二．使用流程
1） 首先打開CFD-POST，讀取Fluent的瞬態計算結果；
2） 在CFD-POST中，Calculators目錄下選擇MacroCalculators；
3） 在Macro中加載插件文件夾中的“FSI_Transient_Export_Surf.cse”（獲取面上數據）或“FSI_Transient_Export_Vol.cse” （獲取體數據）；
4） 選擇需要導出數據的面或體，選擇需要導出的數據類型；
5） 點擊Calculate，導出數據。數據默認保存在用戶系統的Documents文件內。（至少有3個文件：一個為網格數據，一個為時間數據，一個為物理量數據（每個物理量都會形成一個單獨文件））
網格數據
時間數據
溫度數據
6） 在Structure中添加Import Temperature或Import Pressure邊界。
7） 選擇需要需要加載的面或體，將在CFD-POST中產生的數據導入相應的選項，TimeStep Ccontrol選擇yes。
8） Import temperature右鍵Generate導入數據。
9） Structure中其他設置正常進行。開始計算。
來源：安世亞太
展開 ANSYS Fluent 內嚙合齒輪泵瞬態流場仿真
網格工具和類型的選擇
ANSYS Fluent有兩種處理齒輪運動的方式：重疊網格和動網格，對網格的要求有所不同。
1）重疊網格
重疊網格的優勢在于可以使復雜幾何的網格劃分簡化；對于包含運動域的問題，可以不使用網格光順和網格重構方法，避免了可能會出現的負體積問題。
重疊網格由背景網格和部件網格組成，各網格獨立存在，在空間上相互重疊，需要通過設置重疊交界面，進行挖洞、匹配插值點等操作建立各網格之間的連接關系。如圖6所示內嚙合齒輪網格包含3部分：背景網格、齒輪部件網格、月牙板部件網格，劃分時盡量保證重疊區域的網格均勻一致，并且重疊區域至少有四層網格，同時使用雙精度求解器。
圖 6. 重疊網格組成
在Fluent中初始化之后，可以對網格的連接性進行診斷，通過OversetCell Type查看是否存在孤立單元。
圖 7. 重疊網格連接性
重疊網格的計算精度與重疊區域的插值精度密切相關，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網格功能時，需要特別注意間隙處網格的處理，保證齒輪在旋轉的每個時刻都沒有孤立單元出現。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區域的網格，如圖8；而對于部件網格，添加了膨脹層方法并設置重疊區域的尺寸與背景網格相同。
圖 8.背景局部加密
2）動網格方法
動網格是齒輪泵計算最常用的方法，由于輪齒部分幾何的特殊形式，可以采用計算量較小的2.5D方法，其網格是由2D三角形面網格沿著運動區域的法向拉伸得到；泵的進出口管路和進出油口可以采用四面體網格，計算域之間通過interface建立數據連接。
①幾何模型的處理。
展開 Fluent與Structure單向瞬態耦合流程的實現
Fluent與Structure單向瞬態耦合流程的實現.docx
原本在ANSYS Workbench中，單向流固耦合僅限于穩態數據傳遞，即導入到Structure中的數據為某一時刻的data數據，不能實現連續時刻的數據輸入。近期ANSYS Workbench開發了新的Workbench ACT插件，借助CFD-POST的Macros Calculator功能來實現流固耦合的單向瞬態數據傳遞。
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流固耦合瞬態分析-LES（Fluent+Tansient structure）
如果考慮流體剛剛進入管道的瞬態過程，則需要進行瞬態分析，本文使用不常見的湍流模型LES，進行瞬態分析。本文的姐妹篇使用RANS湍流模型進行計算，結果表明，這兩種方法結果接近，相互驗證。
00 模型如下，彎管+流體
01 流體劃分網格
02 流場瞬態分析
03 結構網格劃分
04 導入流體瞬態壓力場
05 結構時程響應
06 結構某時刻應力場
流體剛剛進入：
流體已經進入：
07 應力場動畫效果可下載附件：
模型應力場時程-LES.mp4
流固耦合瞬態分析-RANS（Fluent+Tansient structure）
如果考慮流體剛剛進入管道的瞬態過程，則需要進行瞬態分析，本文使用最常見的湍流模型 RANS，進行瞬態分析。本文的姐妹篇使用LES湍流模型進行計算，結果表明，這兩種方法結果接近，相互驗證。
00 模型如下，彎管+流體
01 流體劃分網格
02 流場瞬態分析
03 結構網格劃分
04 導入流體瞬態壓力場
05 結構時程響應
06 結構某時刻應力場
流體剛剛進入：
流體已經進入：
07 應力場動畫效果可下載附件：
模型應力場時程-RANS.mp4
同一模型的瞬態穩態對比分析（fluent）
摘要：本文針對同一結構和條件進行瞬態和穩態分析，當瞬態分析經過一定時間后，趨于穩定，和穩態分析結果一致。瞬態分析和穩態分析相互驗證。
00 模型
水流速度40m/s，平板底部固定。
01 穩態分析
02 瞬態分析
03 結果對比
穩態分析：
瞬態分析：
穩態分析和瞬態分析，結果基本一致。
Fluent實用案例 | 旋轉機械離心泵RBM瞬態仿真
__biz=Mzg2MTg5ODU3Ng==&mid=2247484429&idx=2&sn=5d79252573b71d6989d2fb5b0dbc7727&scene=21#wechat_redirect" rel="noopener noreferrer" target="_blank">Fluent meshing 滑移網格劃分教程（一） </a>對網格進行處理，分離開葉輪和蝸殼網格，用于滑移網格的計算。</p><p><strong>4 FLUENT 設置</strong></p><p><strong>4.1 General設置與網格導入</strong></p><p>首先導入葉輪網格，然后通過附加case文件導入蝸殼網格。此處要進行瞬態計算，此處的設置比較簡單，勾選為瞬態計算，并選擇壓力基求解器。
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