流場(chǎng)計(jì)算
關(guān)注創(chuàng)建者：張老師 創(chuàng)建時(shí)間：2016-02-18
流場(chǎng)計(jì)算的視頻教程
CONVERGE軟件噴油器內(nèi)流場(chǎng)仿真計(jì)算
本課程使用了CONVERGE軟件對(duì)球閥類噴油器/噴嘴進(jìn)行仿真建模，重點(diǎn)介紹了仿真計(jì)算模型的搭建詳細(xì)步驟。
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FENSAP-ICE操作案例教學(xué)視頻(由于操作十分詳細(xì)，故采用了字幕講解的方式，無(wú)聲但并不影響質(zhì)量)
課程涵蓋FENSAP-ICE軟件的前處理(生成高質(zhì)量的翼型網(wǎng)格供FENSAP-ICE進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算)、FENSAP-ICE流場(chǎng)計(jì)算設(shè)置及結(jié)果后處理、FENSAP-ICE水滴場(chǎng)計(jì)算設(shè)置及計(jì)算結(jié)果后處理、FENSAP-ICE結(jié)冰計(jì)算設(shè)置及后處理、FENSAP-ICE電熱防冰設(shè)置等內(nèi)容，真正做到零基礎(chǔ)到進(jìn)階培訓(xùn)。
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基于無(wú)網(wǎng)格思想的新能源電機(jī)冷卻快速分析方案
因此深入研究并準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)內(nèi)溫度場(chǎng)，獲得電機(jī)各部件溫度分布情況，可為電機(jī)高效、安全運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。CONVERGE是新一代基于無(wú)網(wǎng)格思想的熱流體CFD分析工具。用戶無(wú)需事先構(gòu)建電機(jī)體網(wǎng)格模型，只需對(duì)幾何進(jìn)行適當(dāng)分割整理，并設(shè)定計(jì)算條件，即可快速啟動(dòng)電機(jī)內(nèi)部三維熱流場(chǎng)計(jì)算，高效計(jì)算電機(jī)瞬態(tài)升溫過(guò)程，獲得各個(gè)部件的熱平衡溫度場(chǎng)和高溫?zé)狳c(diǎn)，評(píng)估不同冷卻策略的效果，防止電機(jī)效率惡化和高溫退磁現(xiàn)象發(fā)生。
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流場(chǎng)計(jì)算的實(shí)例教程
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一、概述
隨著計(jì)算科學(xué)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(jì) 80 年代以來(lái)，受到了世界學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛 關(guān)注。流固耦合問(wèn)題是流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）與固體力學(xué) （Computational Solid Mechanics，CSM）交叉而生成的一門力學(xué)分支，同時(shí)也是多學(xué)科或多物理場(chǎng)研究的一個(gè)重要分支，它是研究可變形固體在流場(chǎng)作用下的各種行為以及固體變形對(duì)流場(chǎng)影響這二者相互作用的一門科學(xué)。了解流固耦合對(duì)于許多產(chǎn)品的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。如果不考慮流體與固體之間的相互影響，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品性能被過(guò)高或過(guò)低估計(jì)。
流固耦合一般分為單向耦合與雙向耦合。如果結(jié)構(gòu)變形非常小，并且可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)的變形幾乎不會(huì)對(duì)流場(chǎng)的各項(xiàng)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(qiáng)數(shù)據(jù)，并將壓強(qiáng)數(shù)據(jù)傳導(dǎo)到固體的表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算。然而，如果結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形，流體的速度和壓力場(chǎng)就會(huì)因此發(fā)生改變，此時(shí)我們需要將其作為雙向耦合問(wèn)題進(jìn)行多物理場(chǎng)分析：流體流動(dòng)和壓力場(chǎng)會(huì)影響結(jié)構(gòu)變形，而結(jié)構(gòu)變形又反過(guò)來(lái)影響流體的流動(dòng)和壓力。實(shí)際工況中選擇進(jìn)行單向耦合分析還是雙向耦合分析需要根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品及作用工況進(jìn)行判斷。
本文將執(zhí)行一個(gè)單向流固耦合分析流程，先在Hypermesh前處理器進(jìn)行流體域的建立和CFD網(wǎng)格劃分，然后導(dǎo)入至Fluent求解器進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，得到流體與固體界面的壓強(qiáng)信息，隨后將Fluent中計(jì)算得到的壓力信息映射至結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析。
展開(kāi) 內(nèi)容大綱
模塊
主要內(nèi)容
流體力學(xué)和CFD基本理論
1、流體與流動(dòng)基本特性
2、流體運(yùn)動(dòng)建模方法
3、流體運(yùn)動(dòng)方程
4、湍流模擬方法
① 直接模擬
②雷諾平均法
③大渦模擬
④湍流模型
⑤亞格子渦黏模型
5、流體方程的求解方法
傳熱學(xué)基本理論
1、傳熱的基本控制方程
2、傳熱分析常用的符號(hào)與單位
3、基本量與導(dǎo)出量
4、材料參數(shù)
5、傳熱的方式
6、Fluent與Mechanical傳熱分析對(duì)比
工程案例-1：FLUENT與Mechanical的熱傳導(dǎo)計(jì)算對(duì)比
有限元基本理論
1、彈性力學(xué)基本方程
2、有限元基本原理
3、靜力有限元控制方程
4、動(dòng)力有限元控制方程
流-熱-固耦合
分析簡(jiǎn)介
1、流-熱-固耦合問(wèn)題簡(jiǎn)介
2、流-熱-固耦合問(wèn)題的分類
3、流-熱-固耦合數(shù)值計(jì)算的基本流程
穩(wěn)態(tài)流熱
耦合計(jì)算
1、穩(wěn)態(tài)流熱耦合簡(jiǎn)介
2、穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)計(jì)算原理
3、固體穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算原理
4、穩(wěn)態(tài)流熱耦合分析系統(tǒng)
5、計(jì)算模型與網(wǎng)格
6、流場(chǎng)計(jì)算設(shè)置
7、穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算設(shè)置
8、后處理技術(shù)
工程案例-1：T型管道中熱流對(duì)金屬管道壁的傳熱分析
瞬態(tài)流熱
耦合計(jì)算
1、瞬態(tài)流熱耦合簡(jiǎn)介
2、瞬態(tài)流場(chǎng)計(jì)算原理
3、固體瞬態(tài)傳熱計(jì)算原理
4、瞬態(tài)流熱耦合分析系統(tǒng)
5、流場(chǎng)計(jì)算設(shè)置
6、固體傳熱計(jì)算設(shè)置
7、后處理技術(shù)
工程實(shí)例-1：裝有變溫流水的管道與管外熱空氣和管內(nèi)流水的瞬態(tài)熱交換過(guò)程模擬
展開(kāi) STAR-CCM+流場(chǎng)計(jì)算--pdf電子書 懂得都懂 不逼逼
目錄如下
本案例利用Fluent對(duì)護(hù)衛(wèi)艦經(jīng)典模型SFS2進(jìn)行靜態(tài)流場(chǎng)計(jì)算。
本文僅計(jì)算了來(lái)流速度為20.6m/s的工況，計(jì)算結(jié)果與相關(guān)實(shí)驗(yàn)較為接近。
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）
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
下圖為SFS2幾何結(jié)構(gòu)圖。
下圖為計(jì)算域幾何圖。入口為inlet，出口為outlwt。
3 FLUENT MESHING設(shè)置
采用了Fluent meshing進(jìn)行前處理，采用多面體-核心六面體的方法對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行劃分。
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置
由于是穩(wěn)態(tài)求解問(wèn)題，此處設(shè)置為穩(wěn)態(tài)計(jì)算模式。
4.2 邊界條件設(shè)置
SFS2設(shè)置為無(wú)滑移壁面，其余壁面設(shè)置free slip。
4.3 計(jì)算設(shè)置
進(jìn)行初始化，進(jìn)行200步穩(wěn)態(tài)計(jì)算。
4.4 后處理設(shè)置
對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定義。
查看監(jiān)測(cè)點(diǎn)的速度結(jié)果并進(jìn)行轉(zhuǎn)換：速度/入口速度。其結(jié)果與大部分文獻(xiàn)的仿真結(jié)果一致
展開(kāi) fluent是流場(chǎng)計(jì)算和分析的強(qiáng)大軟件，但是有時(shí)候，為了寫作方便以及后處理圖圖片更加美觀，往往會(huì)采用tecplot對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行后處理。那么需要將fluent計(jì)算得到的流場(chǎng)導(dǎo)入到tecplot進(jìn)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(dǎo)出，二是在tecplot中直接導(dǎo)進(jìn)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(kāi)fluent，將計(jì)算好的文件導(dǎo)進(jìn)去，file-read-case&data,選擇.cas文件
2.點(diǎn)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(diǎn)擊write。
3.打開(kāi)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(dǎo)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(kāi) 
流場(chǎng)計(jì)算的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
流場(chǎng)計(jì)算的最新內(nèi)容
該方法<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">在確保宏觀流場(chǎng)計(jì)算精度的前提下，大幅降低了計(jì)算開(kāi)銷</strong>，實(shí)現(xiàn)了<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">求解效率的最大化</strong>，是<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">支撐大規(guī)模云端自動(dòng)化仿真落地</strong
同學(xué)們通過(guò)親手操作，深入理解了流體仿真的全流程，感受了國(guó)產(chǎn)CFD軟件在復(fù)雜流場(chǎng)計(jì)算中的精準(zhǔn)與高效。
在數(shù)據(jù)建模環(huán)節(jié)，同學(xué)們學(xué)習(xí)了如何利用工業(yè)數(shù)據(jù)挖掘價(jià)值，體驗(yàn)了智能算法在工程優(yōu)化中的強(qiáng)大威力。
江蘇理工學(xué)院這封感謝信，既是對(duì)本次合作成果的見(jiàn)證，也是對(duì)未來(lái)雙方深化產(chǎn)教融合的期許。
三、計(jì)算參數(shù)
3.1計(jì)算模型
湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，湍流流場(chǎng)的計(jì)算采用有限體積法離散控制方程，算法采用SIMPLE算法，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式，近壁面采用壁面函數(shù)法處理。假定流體是不可壓縮的，作定常流動(dòng)，整個(gè)模擬過(guò)程為等溫過(guò)程。
3.2邊界條件及計(jì)算參數(shù)
入口邊界條件設(shè)置為速度入口，出口邊界條件設(shè)為壓力出口，壁面采用無(wú)滑移邊界條件。
板式催化劑文丘里噴嘴壓力及風(fēng)速模擬分析8個(gè)月前
流場(chǎng)計(jì)算采用Simple算法，基本方程離散差分采用如下格式：壓力相方程采用Standard格式，動(dòng)量方程、湍動(dòng)能方程和湍動(dòng)能耗散率均采用一階迎風(fēng)格式。
三、計(jì)算結(jié)果
某廠脫硫塔整體系統(tǒng)阻力分析9個(gè)月前
考慮到煙囪內(nèi)產(chǎn)生旋流，湍流模型采用realizable k-e模型，湍流流場(chǎng)的計(jì)算采用有限體積法離散控制方程，算法采用Simple算法，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式。
結(jié)果及分析
脫硫塔的模擬運(yùn)行結(jié)果如下：
煙氣出口outlet-1和輸灰出口outlet-2邊界條件為壓力出口（pressure-outlet），壓力值為0 Pa；
濾袋設(shè)置為多孔介質(zhì)（porous zone）；
本次模擬湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，湍流流場(chǎng)的計(jì)算采用有限體積法離散控制方程，算法采用Simple算法，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式，近壁面采用壁面函數(shù)法處理。假定流體是不可壓縮的，作定常流動(dòng)。
DPM|02粒子追蹤設(shè)置9個(gè)月前
Interval，粒子相互作用的計(jì)算頻率，每N步計(jì)算一次粒子相互作用
每個(gè)粒子都從其在上一次離散相模型計(jì)算中的最后位置開(kāi)始隨時(shí)間運(yùn)動(dòng)，需要定義兩個(gè)參數(shù)：
指定的particle time step size（Δtp），根據(jù)追蹤參數(shù)計(jì)算出的積分時(shí)間步長(zhǎng)
進(jìn)行J個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的計(jì)算（number of time steps）
當(dāng)模擬中的所有粒子都按指定時(shí)間步長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)后，流動(dòng)求解器會(huì)更新流場(chǎng)計(jì)算
二、沒(méi)有添加導(dǎo)流板時(shí)各檢測(cè)面的壓差
2.1 磨開(kāi)的情況下：（正常情況下，煙氣大部分時(shí)間走該管路）
因需要檢測(cè)不同位置的壓力，故在需要檢測(cè)壓力的位置坐檢測(cè)面（i1-i7），具體位置標(biāo)注如下：
除塵器進(jìn)口管道及進(jìn)氣口
對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行一下設(shè)定：
計(jì)算模型采用湍流模型的標(biāo)準(zhǔn)k-e模型，湍流流場(chǎng)的計(jì)算采用有限體積法離散控制方程，算法采用SIMPLE算法，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)格式
流體工程師狂喜：用代理模型做流體力學(xué)計(jì)算9個(gè)月前
再分享個(gè)案例，用代理模型快速做流場(chǎng)計(jì)算。
案例背景是飛機(jī)的重要結(jié)構(gòu)——機(jī)翼，飛機(jī)能否離地，是否省油，好不好控制，都要看機(jī)翼。
機(jī)翼的升力、阻力、升阻比等指標(biāo)一直是CFD模擬中的常客。機(jī)翼的形狀確定后，這些指標(biāo)還會(huì)受到攻角、雷諾數(shù)的影響。
其中，采用ICEM劃分的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)網(wǎng)格對(duì)仿真精度起決定性作用：結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的規(guī)整拓?fù)涮匦钥删_捕捉攪拌區(qū)復(fù)雜渦流，確保流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果可靠性；其邊界層控制能力還能有效模擬近壁面湍流特性。若網(wǎng)格質(zhì)量不足，易導(dǎo)致數(shù)值擴(kuò)散或收斂困難，使仿真結(jié)果偏離實(shí)際物理現(xiàn)象。因此，ICEM生成的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)網(wǎng)格是獲得準(zhǔn)確攪拌釜仿真數(shù)據(jù)的重要基礎(chǔ)。
