Fluent流場計算
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-04-12
Fluent流場計算的視頻教程
基于Fluent的地形下傘棚流場仿真(地形流場仿真)
1.地形幾何前處理過程； 2.無厚度曲面ICEM網(wǎng)格劃分過程 3.Fluent計算設置全過程； 4.地效風邊界層udf編寫方法； 5.CFD-POST與TECPLOT后處理過程； 6.提供源文件與后期答疑
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Fluent流場計算的實例教程
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一、概述
隨著計算科學以及數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，流固耦合或交互作用 （fluid structure coupling 或 fluid structure interaction）研究從 20 世紀 80 年代以來，受到了世界學術界和工業(yè)界的廣泛 關注。流固耦合問題是流體力學（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學 （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學分支，同時也是多學科或多物理場研究的一個重要分支，它是研究可變形固體在流場作用下的各種行為以及固體變形對流場影響這二者相互作用的一門科學。了解流固耦合對于許多產(chǎn)品的設計至關重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會導致產(chǎn)品性能被過高或過低估計。
流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結(jié)構變形非常小，并且可以認為結(jié)構的變形幾乎不會對流場的各項參數(shù)產(chǎn)生影響，或產(chǎn)品本身不允許在流體的作用下發(fā)生較大的變形，這種情況下只需要先求解出流體與固體界面上的壓強數(shù)據(jù)，并將壓強數(shù)據(jù)傳導到固體的表面進行結(jié)構力學計算。然而，如果結(jié)構發(fā)生大變形，流體的速度和壓力場就會因此發(fā)生改變，此時我們需要將其作為雙向耦合問題進行多物理場分析：流體流動和壓力場會影響結(jié)構變形，而結(jié)構變形又反過來影響流體的流動和壓力。實際工況中選擇進行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據(jù)實際產(chǎn)品及作用工況進行判斷。
本文將執(zhí)行一個單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進行流體域的建立和CFD網(wǎng)格劃分，然后導入至Fluent求解器進行流場計算，得到流體與固體界面的壓強信息，隨后將Fluent中計算得到的壓力信息映射至結(jié)構網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進行結(jié)構力學分析。
展開 fluent是流場計算和分析的強大軟件，但是有時候，為了寫作方便以及后處理圖圖片更加美觀，往往會采用tecplot對流場進行后處理。那么需要將fluent計算得到的流場導入到tecplot進行分析。主要方法有兩種，一是在fluent中，將我們所需要的變量以tecplot的形式導出，二是在tecplot中直接導進fluent的case文件。
下面將一一講解。
工具/原料
fluent
tecplot
方法/步驟
1
打開fluent，將計算好的文件導進去，file-read-case&data,選擇.cas文件
2.點擊file-export
file type 選擇tecplot，并從右邊surface選擇需要的面，從functions to write選擇需要的變量。然后點擊write。
3.打開tecplot。
4.file-load data files,選擇tecplot data loader，選擇.dat文件，確定即可。
第二種方法，直接導入fluent的case文件法。
與第四步類似，file-load data files,選擇fluent data loader,如圖所示。確定之后就可以在tecplot里操作了。
展開 本案例利用Fluent對護衛(wèi)艦經(jīng)典模型SFS2進行靜態(tài)流場計算。
本文僅計算了來流速度為20.6m/s的工況，計算結(jié)果與相關實驗較為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent）
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
下圖為SFS2幾何結(jié)構圖。
下圖為計算域幾何圖。入口為inlet，出口為outlwt。
3 FLUENT MESHING設置
采用了Fluent meshing進行前處理，采用多面體-核心六面體的方法對體網(wǎng)格進行劃分。
4 FLUENT 設置
4.1 General設置
由于是穩(wěn)態(tài)求解問題，此處設置為穩(wěn)態(tài)計算模式。
4.2 邊界條件設置
SFS2設置為無滑移壁面，其余壁面設置free slip。
4.3 計算設置
進行初始化，進行200步穩(wěn)態(tài)計算。
4.4 后處理設置
對監(jiān)測點進行定義。
查看監(jiān)測點的速度結(jié)果并進行轉(zhuǎn)換：速度/入口速度。其結(jié)果與大部分文獻的仿真結(jié)果一致
展開 2D網(wǎng)格轉(zhuǎn)換為3D網(wǎng)格+fluent計算流場+fensap計算結(jié)冰全程視頻+全部文件
本案例將演示如何利用FLUENT對旋風分離器分離過程進行CFD計算。主要使用離散相模型模擬氣固分離過程。
2 問題說明
旋風分離器主要用于氣固分離，其利用介質(zhì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力而使介質(zhì)分離。本案例要計算的旋風分離器網(wǎng)格模型及邊界條件如圖所示，底流口可近似采用wall邊界，在使用DPM模型過程中，設置wall為trap類型。
圖1計算網(wǎng)格及邊界條件
3 詳細設置步驟
Step 1：加載FLUENT模塊
如圖2所示，在B2單元格上點擊鼠標右鍵，選擇Transfer Data To New，在下級菜單中選擇Fluent，加載FLUENT模塊。
圖2加載ICEM CFD模塊
加載FLUENT模塊后的數(shù)據(jù)流程如圖3所示。
圖3加載后的數(shù)據(jù)流程
Step 2：啟動FLUENT
雙擊C2單元格，啟動FLUENT。
圖4選擇雙精度計算
Step 3：General設置
點擊模型樹節(jié)點General，如圖5所示。主要檢查網(wǎng)格質(zhì)量、模型尺寸等。
圖5 General設置
Step 4：模型設置
旋風分離器流場涉及到強旋轉(zhuǎn)、各向異性湍流，目前大多數(shù)采用雷諾應力模型進行湍流模擬。由于雷諾應力模型計算量大，收斂較為困難，計算時可以采用RNG K-E湍流模型，待收斂后再改用雷諾應力模型。如圖6所示，采用RNG K-E模型及標準壁面函數(shù)進行計算。
圖6采用RNG湍流模型
Step 5：Materials設置
單相計算采用空氣進行計算。默認設置即可。
Step 6：Cell Zone Conditions設置
設置計算域介質(zhì)為air，如圖所示。
圖7計算域設置
Step 7：邊界設置
單相計算只涉及兩個邊界：入口邊界與溢流出口邊界。
展開 
Fluent流場計算的相關專題、標簽、搜索
Fluent流場計算的最新內(nèi)容
前言
CFD是工業(yè)仿真領域重要的分支之一，也是高性能計算的主要應用場景之一。本期選取了CFD領域的典型場景，穩(wěn)態(tài)仿真計算案例——基于MRF方法的旋轉(zhuǎn)機械流場分析，我們選用的軟件是CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于SimForge?高性能仿真云平臺的CFD穩(wěn)態(tài)計算，和其他仿真云平臺效率對比的情況。
模擬與網(wǎng)格
我們采用某品牌空調(diào)室外機作為穩(wěn)態(tài)分析的仿真模型
本案例利用Fluent以文章中所采用的發(fā)動機噴管模型甲板上艦載機尾流場仿真。在航空母艦上，艦載機尾部通常會部署偏流板。因此本案例以雙發(fā)、帶偏流板為計算模型，展開了艦載機尾流場仿真。依據(jù)本案例，后續(xù)可以開展不同距離、不同角度、不同甲板風情況下的尾流場仿真計算。
1 workbench 設置
本案例具體設置如下圖 ：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
為了減少計算時間，本案例采用半模進行計算
摘要：
本案例利用Fluent Meshing對固定翼無人機進行網(wǎng)格劃分，采用全多面體網(wǎng)格方案減少30%單元量仍保持湍流粘性底層解析能力，不僅為無人機巡航/爬升等多工況氣動仿真提供了高精度網(wǎng)格基礎，還通過標準化流程支持氣動-結(jié)構耦合、控制仿真等跨學科研究，兼顧工程效率與計算經(jīng)濟性。
特別適合無人機設計工程師快速掌握復雜氣動外形的工業(yè)級網(wǎng)格生成策略、CFD工程師學習多物理場仿真的網(wǎng)格適應性優(yōu)化方法
本案例利用Fluent 內(nèi)置雙向流固耦合FSI對液艙晃蕩仿真展開了計算，提供了一種更為便捷快速的分析方法，對不同楊氏模量的液艙內(nèi)部構件進行分析，后續(xù)可以通過該案例對不同的雙向流固耦合模型展開計算分析。
1 SCDM 設置
1.1 導入幾何
本案例根據(jù)相關文獻，建立了對應的液艙幾何模型。H為0.3m，寬度B為0.45 m，液艙靜止自由液面高度h為0.09m(30%H）：柔性構件的厚度
本案例利用Fluent對護衛(wèi)艦經(jīng)典模型SFS2進行靜態(tài)流場計算。
本文僅計算了來流速度為20.6m/s的工況，計算結(jié)果與相關實驗較為接近。
1 workbench 設置
1.1 選擇流體流動（帶有Fluent 網(wǎng)格劃分功能的Fluent）
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
下圖為SFS2幾何結(jié)構圖。
下圖為計算域幾何圖。入口為inlet，出口為outlwt
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設計水平，具有極高參考價值，請合理使用文檔。本文檔提供基于ANSYS的風力發(fā)電機組溫度場仿真全流程指南，涵蓋幾何處理、網(wǎng)格劃分、求解設置及后處理等核心環(huán)節(jié)，結(jié)合實用技巧與問題解決方案，助力用戶高效完成熱場分析，支撐機組熱管理設計與性能優(yōu)化。
請使用全英文路徑完成整個流程。
1. 幾何建模與處理
1.1 幾何導入與預處理
啟動SpaceClaim
關鍵詞：FLUENT，多通道，結(jié)構優(yōu)化，計算流體力學，流場特性
利用FLUENT軟件對多通道裝置進行數(shù)值模擬。通過數(shù)值模擬手段對其幾何結(jié)構進行優(yōu)化，探索得到其最優(yōu)的結(jié)構參數(shù)和操作參數(shù)，主要評價指標為壓降和單通道流量。以某一確定結(jié)構參數(shù)和操作參數(shù)的多通道裝置為例進行以下數(shù)值模擬流程介紹。通過精細的網(wǎng)格劃分和仿真設置，模擬了多通道裝置內(nèi)部的流場特性，以云圖方式顯示了多通道裝置內(nèi)部流場的速度分布和壓力分布
關鍵詞：FLUENT，撞擊流，結(jié)構優(yōu)化，計算流體力學，流場特性
撞擊流是強化流體微觀混合的有效方式之一，其原理是通過兩股或多股流束在同一空間點相互撞擊造成強烈湍流，撞擊流式反應器具有高效的微觀混合特性，能夠產(chǎn)生強烈的壓力波動，提高原料液分子間有效碰撞的概率，其性質(zhì)優(yōu)越，具有很大的應用潛力。對撞擊流式反應器的研究目前也相當成熟，利用數(shù)值模擬方法對撞擊流式反應器進行流場分析是常用的技術手段。
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接上一篇博客，基于Hypermesh前處理與Fluent、Optistruct求解器的流固耦合分析（一）流場計算 ，目前已完成了從Hypermesh前處理到Fluent流場計算，獲得了流體結(jié)構邊界面的壓強信息，本篇博客將繼續(xù)說明后續(xù)的流固耦合計算過程。
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里面進行流場計算，得到關注位置的壓強分布，下一篇博客將展示如何將流場計算結(jié)果單向耦合至結(jié)構網(wǎng)格上，進行結(jié)構力學計算。
