Fluent三維仿真的案例
Fluent FMG 航空發(fā)動機尾三維噴管仿真（一）
<p>根據(jù)上次收集到的問卷，本案例利用Fluent對三維航空發(fā)動機尾噴管氣動特性展開了初步仿真計算，并介紹了FMG初始化方法。后續(xù)可以通過該方法對各種不同的機尾噴管進行仿真優(yōu)化，應用于聲隱身、紅外隱身、艦載機擋板適配等領域。</p><p><strong>1 workbench 設置</strong></p><p>本案例計算模型簡單，且為瞬態(tài)計算，僅需選擇Fluent（帶網(wǎng)格劃分模塊即可），相關的workbench設置如下圖：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxqZmEx7CVCkY2ZecaKRZVjlvPMTF42nu170syBibkeB5J2q7LpNOfHDsFqdqjicCWhib4NgIvxLmJgIA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>2 SCDM 設置</strong></p><p><strong>2.1 導入幾何</strong></p><p>采用的噴管穩(wěn)定段長1200mm，收縮段600mm，收縮段進口直徑600mm，出口538mm。利用維氏公式進行建模。相關的公式和幾何結構如下圖：</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/6OCfD1OjTxqZmEx7CVCkY2ZecaKRZVjlPQA4FKb4ibhiaH13VCgsxd0VA4hNL4NLn5pTqXnhfxhZ6fVywoUb2WIw/640?
展開 「CFD案例-Fluent」10 基于大渦模型的三維熱對流仿真
首先在DM中導入幾何模型，然后進入Mesh對幾何模型進行網(wǎng)格劃分及邊界命名，接著利用Fluent進行求解，最后在CFD-POST進行后處理。案例基于3D、瞬態(tài)計算。
Abaqus 三維鉆孔仿真案例教學 ￥29.99
<h2>1、 引言</h2><p>本教學圍繞機械加工中的鉆孔工藝，借助 Abaqus 有限元分析軟件開展三維鉆孔過程仿真建模實踐教學。課程以常見鉆孔工況為研究對象，系統(tǒng)講解從幾何建模、材料定義、網(wǎng)格劃分到載荷施加及結果分析的全流程操作，旨在讓學員掌握：</p><p>? 三維鉆孔模型的合理簡化與參數(shù)化建模技巧</p><p>? 鉆孔過程中材料本構關系與斷裂準則的實際應用方式</p><p>? 網(wǎng)格劃分在鉆孔仿真大變形場景中的優(yōu)化手段</p><p>? 鉆孔力、溫度場及孔壁質(zhì)量等關鍵物理量的提取與分析技巧</p><h2>2、 幾何模型與材料參數(shù)</h2><h3>（1） 模型構建：</h3><p>本教學涉及的部件模型均通過 SolidWorks 軟件完成建模并導入分析環(huán)境。由于課程重點在于方法傳授，因此不詳細闡述部件建模的具體操作，主要圍繞導入后的仿真分析流程進行深入拆解與演示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/854d5227c538aa4ae948a58feff022ae.png"></p><p>圖1鉆頭部件</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202508/42efbdf7cd12217f384fc2f65c1a2cf7.png"></p><p>圖2 待鉆孔金屬板材</p><h3>（2） 材料屬性：</h3><p>定義鉆頭部件和待鉆孔金屬板材的熱物理參數(shù)（如導熱系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)）與力學參數(shù)（如彈性模量、泊松比），考慮材料屬性隨溫度的非線性變化。
展開 用于三維渲染/仿真項目的波音707飛機三維模型 ￥5
用于三維渲染/仿真項目的波音707飛機三維模型。波音707是一款四引擎中遠程窄體客機，徹底改變了商業(yè)航空業(yè)。它于20世紀50年代末首次推出，并因其作為首款商業(yè)上取得成功的噴氣式客機而聞名。
仿真案例｜三維電磁仿真的整合封裝和PCB電路板仿真
翻譯：上海安世亞太
前言
多年來，設計人員一直在仿真中考慮封裝寄生效應package parasitics 的影響，從使用簡單的一階模型（如理想電感+電阻）到更復雜的spice梯形網(wǎng)絡，最后到使用三維電磁仿真器充分提取封裝的s參數(shù)。對于封裝加PCB通道，目前最常用的方法是將封裝和電路板作為s參數(shù)或?qū)拵PICE模型獨立地提取出來，并在電路仿真器中結合這兩種模型。但由于工作頻率高、信號速度快、集成器件復雜等因素，這種方法的局限性越來越大。
封裝與PCB（或封裝與電路）之間的耦合對性能有著不可忽視的影響。實現(xiàn)復雜封裝和PCB，或封裝和電路的仿真有幾個挑戰(zhàn):電磁求解器的容量和精度，自動化，易用性，可接受的仿真時間。
PCB和封裝設計人員深知在更高層次的系統(tǒng)仿真中，提取其精確的設計模型是多么重要。采用三維全波電磁仿真和自動自適應網(wǎng)格劃分方案，可提供提取全波s參數(shù)模型所需的精度水平。然而，設計人員在嘗試使用三維電磁仿真來解決復雜的設計時面臨著一些挑戰(zhàn)，如圖1所示。電路板和封裝器件通常采用電子設計自動化（EDA）工具進行設計，需要引入到三維電磁仿真工具中。這些設計包括多個介質(zhì)層、電源和接地層、信號層、大量過孔（與焊盤定義相關）和鍵合線。
第一個挑戰(zhàn)是從EDA工具中導入數(shù)據(jù)庫，但不包括應用于設計的手動修改，但要保留跟蹤、焊盤、焊線、網(wǎng)絡和引腳的數(shù)據(jù)庫信息。導入幾何體后，其他仿真模擬設置（例如，端口定義）需要易于使用，避免耗時的工程工作，并為非專業(yè)用戶提供可訪問性。最后，三維電磁仿真工具需要強大的網(wǎng)格、求解器和高性能計算功能，以將仿真時間縮短到可接受的水平，同時提供準確度。本文詳細介紹了一種用ANSYS?HFSS?3D Layout進行整合了封裝和PCB電路板的三維電磁仿真的新流程。
圖1.
展開 三維視景仿真環(huán)境下的船舶分油機仿真系統(tǒng)設計
3 分油機三維仿真軟件設計
分油機模擬軟件開發(fā)應用的工具有MATLAB、Visual Studio 2015、3dsMAX和Unity3D。數(shù)學建模工具為MATLAB，在MATLAB中建立分油機控制系統(tǒng)和管路的數(shù)學模型，并對模型的正確性進行驗證，在驗證正確性之后在Visual Studio 2015中應用C#建立仿真系統(tǒng)的模型端。分油機三維仿真軟件的系統(tǒng)采用3dsMAX進行三維建模，并在Unity3D中進行系統(tǒng)合成與交互，形成基于Unity3D引擎的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，分油機三維虛擬仿真軟件系統(tǒng)框架如圖3所示。
圖3 分油機三維虛擬仿真系統(tǒng)框架
分油機三維虛擬仿真軟件系統(tǒng)主要包括了三維模型模塊和數(shù)學模型模塊。三維模型模塊由分油機三維場景數(shù)據(jù)庫、三維圖形渲染和三維圖形交互，三維場景數(shù)據(jù)庫主要用于存儲分油機、管路、控制箱等的三維模型與貼圖素材，三維圖形渲染采用Unity3D內(nèi)置的渲染引擎，對顯示效果進行優(yōu)化，三維圖形交互是用于用戶與三維場景中的交互，實現(xiàn)漫游功能、碰撞檢測功能和三維拾取功能等。用戶通過鼠標鍵盤等外部輸入設備，對分油機三維場景中的閥件、按鈕等進行操作，這些操作通過通信協(xié)議傳輸?shù)綌?shù)學模型模塊中，數(shù)學模型模塊對這些操作進行計算并做出響應，輸出的響應同時作用于三維虛擬軟件界面和半實物控制箱，這些輸出結果使得三維軟件和半實物控制柜的指示燈、儀表實現(xiàn)狀態(tài)更新，同樣用戶對實物控制柜的操作也是通過網(wǎng)絡通信傳輸?shù)綌?shù)學模型模塊，并在三維虛擬仿真軟件界面上實時更新顯示。圖4為分油機EPC－50三維仿真界面，圖5為船舶分油機間三維仿真界面。
展開 三維視景仿真環(huán)境下的船舶分油機仿真系統(tǒng)設計
3 分油機三維仿真軟件設計
分油機模擬軟件開發(fā)應用的工具有MATLAB、Visual Studio 2015、3dsMAX和Unity3D。數(shù)學建模工具為MATLAB，在MATLAB中建立分油機控制系統(tǒng)和管路的數(shù)學模型，并對模型的正確性進行驗證，在驗證正確性之后在Visual Studio 2015中應用C#建立仿真系統(tǒng)的模型端。分油機三維仿真軟件的系統(tǒng)采用3dsMAX進行三維建模，并在Unity3D中進行系統(tǒng)合成與交互，形成基于Unity3D引擎的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，分油機三維虛擬仿真軟件系統(tǒng)框架如圖3所示。
圖3 分油機三維虛擬仿真系統(tǒng)框架
分油機三維虛擬仿真軟件系統(tǒng)主要包括了三維模型模塊和數(shù)學模型模塊。三維模型模塊由分油機三維場景數(shù)據(jù)庫、三維圖形渲染和三維圖形交互，三維場景數(shù)據(jù)庫主要用于存儲分油機、管路、控制箱等的三維模型與貼圖素材，三維圖形渲染采用Unity3D內(nèi)置的渲染引擎，對顯示效果進行優(yōu)化，三維圖形交互是用于用戶與三維場景中的交互，實現(xiàn)漫游功能、碰撞檢測功能和三維拾取功能等。用戶通過鼠標鍵盤等外部輸入設備，對分油機三維場景中的閥件、按鈕等進行操作，這些操作通過通信協(xié)議傳輸?shù)綌?shù)學模型模塊中，數(shù)學模型模塊對這些操作進行計算并做出響應，輸出的響應同時作用于三維虛擬軟件界面和半實物控制箱，這些輸出結果使得三維軟件和半實物控制柜的指示燈、儀表實現(xiàn)狀態(tài)更新，同樣用戶對實物控制柜的操作也是通過網(wǎng)絡通信傳輸?shù)綌?shù)學模型模塊，并在三維虛擬仿真軟件界面上實時更新顯示。圖4為分油機EPC－50三維仿真界面，圖5為船舶分油機間三維仿真界面。
展開 兩機仿真丨624所：整機全三維仿真技術加速航空發(fā)動機研發(fā)
圖4為一型發(fā)動機全加力狀態(tài)下整機全三維仿真結果，通過與試驗數(shù)據(jù)對比表明，加力燃燒室出口溫度評估精度得到大幅提高，并準確獲取了發(fā)動機最大狀態(tài)下的性能參數(shù)。
圖4 發(fā)動機全加力狀態(tài)高精度氣動與燃燒耦合仿真
發(fā)動機主流與空氣系統(tǒng)次流耦合仿真
為了認識發(fā)動機主流路、容腔流路和盤腔流路相互干擾作用下的內(nèi)部流動特征，精準評估發(fā)動機軸向力、空氣系統(tǒng)流路詳細分配，進一步提高發(fā)動機整機全三維仿真精度，需開展考慮主次流影響的發(fā)動機整機全三維仿真研究[4]。考慮到整機主次流全三維模型復雜、網(wǎng)格量大、計算時間長等問題，為減小技術風險，采用由簡到繁、由易到難的研究方法。首先開展了考慮主次流影響的風扇、壓氣機、渦輪等單部件仿真技術研究，獲取單部件主次流耦合流動規(guī)律及仿真方法，隨后將各部件網(wǎng)格模型進行組裝并通過賦值初場方式進行計算求解，獲得了發(fā)動機整機全三維主次流耦合仿真結果。通過與試驗結果對比，考慮了主次流耦合的整機全三維仿真結果精度更高，同時還可以精準獲取發(fā)動機轉(zhuǎn)子軸向力與整機空氣系統(tǒng)流量分配，軸向力評估精度高達5%，空氣流量分配精度為2%，這為發(fā)動機設計和試驗提供了良好的數(shù)據(jù)支撐作用。
整機仿真精度驗證
為驗證整機仿真精度，提高整機仿真方法的工程適用性，開展了基于發(fā)動機系統(tǒng)的試驗數(shù)據(jù)整理及分析工作，實現(xiàn)了對整機全三維仿真方法的校核與精度的驗證，發(fā)展一套高精度的整機性能預測方法。
展開 【CFD數(shù)值仿真算例】三維魚類游動數(shù)值仿真
仿真設計：
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】通過CFD數(shù)值仿真，可得到三維魚類游動規(guī)律及其流場分布
【工程應用】群體運動減阻、柔性體流固耦合數(shù)值仿真等
【創(chuàng)新貢獻】浸沒邊界法+FSI+自主代碼研發(fā)
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三維翼型模型+ICEM結構網(wǎng)格劃分+fluent計算全部文件 ￥50
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電池熱管理仿真（三）：三維仿真邊界條件和算法
若三維瞬態(tài)工況計算中再考慮溫度對流體粘度，密度，比熱容和導熱系數(shù)，這需要將時間子步長拉的很長，會帶來非常大的計算量，是一種不太可取的計算方法。所以比較普遍的是采用“離散”算法，先將流場算穩(wěn)定，然后關閉流場的動能方程與湍流方程，只加載能量方程，并施加電池發(fā)熱量進行瞬態(tài)工況計算。
采用這樣的算法是根據(jù)三維熱仿真與電池發(fā)熱工況的特征來制定的，忽略了溫度對換熱介質(zhì)屬性的影響，是一種可取的近似算法。
圖6：Star-ccm+穩(wěn)態(tài)變瞬態(tài)的設置
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1、 基于starccm+在動力電池熱管理仿真技術應用、
2、新能源汽車PACK熱流體仿真進階20講
3、新能源動力電池熱管理設計入門到進階23講
4、 Hypermesh網(wǎng)格劃分-精講進階視頻教程
5、有限元分析ANSA19.0視頻教程零基礎入門到精通50講
展開 
兩機仿真丨航空發(fā)動機零部件、整機級三維數(shù)值仿真技術詳解
部件／ 整機級／ 飛機發(fā)動機一體化全三維高保真仿真
隨著計算機技術的飛速發(fā)展，E級（Exascale）計算機于近年投入使用，其超大
規(guī)模的計算資源和對復雜模型的分析能力將給航空發(fā)動機仿真帶來前所未有的發(fā)展機遇，目前航空發(fā)動機仿真中存在的因計算能力不足無法開展的問題將可能得到完美解決。
對于全發(fā)動機湍流燃燒及整機進排氣耦合模擬，當前普遍采用RANS方法降低部分網(wǎng)格量進行典型狀態(tài)的差量計算，但對于渦扇發(fā)動機非設計狀態(tài)的非定常仿真，包含全環(huán)旋轉(zhuǎn)部件、二次流、燃燒化學和耦合熱傳導等復雜幾何和復雜流動現(xiàn)象，必須保證網(wǎng)格數(shù)量，其計算量無疑是巨大的。例如渦輪葉片的壽命預測是一個典型的多學科問題，要求模擬外部空氣動力學問題、冷卻通道流動、熱傳導、結構動力學和壽命預測，葉片故障通常由局部現(xiàn)象主導，因而高保真度仿真將會是提高壽命分析可靠性的基本因素，實際的分析只能采用高低保真度模型混合的方法，結果偏差較大。Burdet和Abhari估計準確模擬膜冷卻渦輪葉片所需要的網(wǎng)格點數(shù)在5000萬到1億個。由此可知，隨著發(fā)動機正向研制的深入，航空發(fā)動機仿真對象復雜度和網(wǎng)格規(guī)?？焖偬岣撸潺嫶蟮挠嬎懔控巾欵級計算技術的支持。
面向物理信息融合的數(shù)字孿生應用
隨著計算技術（特別是嵌入式計算技術）、通信技術（特別是5G通信技術）、新型傳感器技術（特別是無線傳感器網(wǎng)絡技術）和自動控制技術的飛速發(fā)展與日益成熟，信息物理融合系統(tǒng)（cyber physical systems，CPS）使航空發(fā)動機數(shù)值仿真實現(xiàn)了系統(tǒng)的實時感知、動態(tài)控制和信息服務。
展開 ABAQUS參數(shù)化建模仿真并求出三維響應曲線的仿真分析
圖6支反力結果
4.2響應曲面函數(shù)
響應曲面函數(shù)是三維擬合的一種方法，是為了直觀確定系統(tǒng)的最優(yōu)解。使用scipy中提供的curve_fit進行多項式擬合，參數(shù)化建模見附件。最終結合的曲面如圖7所示。可以發(fā)現(xiàn)，所有數(shù)據(jù)點擬合函數(shù)的殘差平方的均值是1.86.具體函數(shù)可以表達為下式1所示。
圖7響應曲面函數(shù)三維圖
z=4.49xy-1.08x+3.35y^3（1）
5結論
本文案例固然簡單，但實現(xiàn)了基于ABAQUS與Python的參數(shù)化聯(lián)合建模方法的應用，對于一些大型或者微型結構件的前后處理建模及后處理中支反力輸出、最優(yōu)解輸出都有一定的參考意義。
FLUENT太陽能熱水器仿真 附江帆Fluent高級應用與實例分析下載
（模擬這三個小時的瞬態(tài)過程，筆者的計算機持續(xù)工作了約5天，不想再繼續(xù)算了……）
下載地址：江帆Fluent高級應用與實例分析
Fluent仿真實例：渦輪增壓機流場仿真
渦輪增壓機的葉片如下：
1、啟動軟件導入網(wǎng)格
1.1 啟動Fluent軟件，選擇3D求解器。
1.2 導入網(wǎng)格。
重排網(wǎng)格分區(qū)，操作：Mesh > Reorder > Domain。
2、模型設置
設置湍流模型為k-epsilon模型。
3、材料設置
渦輪增壓機的轉(zhuǎn)速很快，會對空氣進行壓縮并產(chǎn)生熱量，所以這里將空氣設置為理想氣體。將空氣設置為理想氣體，軟件會提示將能量方程啟動。
4、計算域設置
首先設置轉(zhuǎn)速的單位，菜單欄Define > Units…
由于葉片區(qū)域是旋轉(zhuǎn)的，需要設置impeller區(qū)域。
在打開的設置頁面設置如下。
5、邊界設置
5.1 進口inlet邊界，Type設置為mass-flow-inlet類型。
5.2 出口outlet，Type設置為pressure-outlet類型。
5.3 葉片旋轉(zhuǎn)邊界impeller_wall，Type設置為wall類型。
5.4 其他的壁面設置，shell_wall和windin_wall，即所有與周圍空氣接觸的壁面。由于增壓機壁面會和周圍環(huán)境對流換熱，這里將對流系數(shù)設置為10 w/m2-k。
6、interface面設置
這里有兩個對interface面，操作：軟件左側(cè)樹目錄Mesh Interface > Create/Edit…
7、求解設置
7.1 離散方案，采用SIMPLE算法，Pressure采用Standard，其余采用二階迎風格式。
7.2 松弛因子。將Density設置為0.6，Body Forces設置為0.6，Energy設置為0.8，其余保持默認。
展開 