外流場仿真的案例
如何使用湍流模型進行建筑復雜外流場CFD仿真分析？
顯示變量和結果文件選取設置
建筑表面的壓力分布
截面速度分布及流線圖
為了驗證計算精度，因為沒有測試數據，所以選擇了和商業軟件Fluent仿真結果做對比。同一截面壓力分布對比如下。
同一截面速度分布對比如下。
PERA SIM和fluent結果對比
通過本案例中展示的使用PERA SIM的流體力學仿真模塊， 對建筑外流場仿真的詳細操作流程，仿真結果與通用CFD求解器Fluent做對比，可以看出PERA SIM對外流場的仿真具有出色的計算精度、強的求解魯棒性以及豐富的后處理功能。
基于湍流模型的建筑復雜外流場CFD仿真分析
曾社銓
仿真應用工程師
對于建筑行業，在復雜的情況下，無法直接進行實體試驗及測量，而縮尺的實驗既昂貴也同樣有誤差的問題，因此CFD常用來作為建筑設計在做通風分析、建筑物外流場分析的工具。通過對建筑外流場CFD分析，能得到建筑物
表面的風
壓
、
建物對室外行人的影響
以及
為室外設備的位置設置
等提供指導和建議。
安世亞太自主開發的CAE軟件PERA SIM具有非常優秀的CFD仿真能力。針對復雜流體域，PERA SIM提供了多種湍流模型進行復雜流場的捕捉，提供了
全面的邊界條件應付各種復雜工況，并提供魯棒性強且高精度的流體求解器。
該案例應用PERA SIM模擬建筑群風環境，評估高層建筑風載及其分布規律，詳細介紹PERA SIM的建筑外流場CFD仿真流程。
一、網格導入
PERA SIM的網格導入接口可以導入多種網格格式，本案例導入的是msh格式的網格文件。
PERA SIM Fluid網格導入接口
導入的網格文件是某小區建筑，如圖所示。為了精準計算建筑物表面的壓力，建筑物表面和地面添加了5層的邊界層網格。
展開 Visual-CFD&OpenFoam整車外流場仿真
本次仿真采用
Visual-CFD進行前后處理(Visual-CFD是由ESI公司專門為OpenFoam開發的前后處理軟件)，調用
OpenFoam進行求解，操作系統為Windows系統。首先導入整車模型（此模型來源于網絡公開模型，模型包含汽車主要部件，但是不包含內飾）。
模型整體視圖
模型底部視圖
模型內部透視圖
模型為STL格式
導入模型后，設定分析類型為External Flow, 模型設定為SST-K-Omega。
設定外流場區域大小
設定模型網格大小以及邊界層網格
細化模型網格
設定入口條件和出口條件，入口條件設定為20m/s
設定結果監測點
其余參數采用默認值，劃分網格并點擊Run進行計算
計算完成后進行結果查看，
由于模型來源于網絡，不完全符合外流場仿真的要求，因此仿真結果僅供學習參考，不具有實際意義。
疊加速度矢量后進行結果查看
查看壓力結果
除了這些結果外，還可以查看許多其他結果，這里不再一一截取。
文章來源：深藍的技術小站
展開 基于PERA SIM的導彈外流場數值仿真計算
目前，CFD數值仿真計算方法在飛行器的前期設計階段得到了廣泛的應用，一定程度上可以替代實際的飛行器風洞試驗，并可以模擬得到風洞實驗中無法測試的一些參數。
本文基于安世亞太自主開發的PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，對某型號導彈的外流場進行了數值模擬計算，得到了相應馬赫數下導彈外流場的壓力及速度分布。
導彈結構如下圖所示（彈體長1米）。
基于PERA SIM.Fluid流體仿真軟件，具體的仿真工況條件為：
馬赫數1.53（520.7m/s）；
AOA攻角0° ，H=0km；
無窮遠場壓力入口101325Pa。
來流假設為理想氣體；用給定的自由流馬赫數和靜態條件來模擬無限遠場處的自由流動，計算的湍流模型為k-Omega SST，其可以很好地模擬飛行器外流場的附著流動和薄層自由剪切流動，且具有良好的魯邦性和數值收斂性。
為了滿足壁面無反射邊界條件為“無窮遠”的要求，在距離壁面較遠處生成一個大圓柱，以確定導彈外流場的計算域；對應的圓柱體計算區域直徑為20m，深度為25m，其中導彈前側為5m，后側20m（以捕捉導彈尾翼的氣流特性）。對包裹后的外流場進行網格劃分，如下圖所示；由于導彈周邊的流場氣動變化比較劇烈，為了更好地捕捉其流動現象，對導彈周邊的網格進行了加密細化，網格數量約為375萬。
展開 
汽車外流場仿真分析 ￥1
1 概述
2 使用軟件
3 模型前處理與網格劃分
3.1 CAD 模型的前處理
3.2 有限元模型的前處理
4 模型求解及結果分析
4.1 模型求解設置
4.2 求解結果分析
5 空氣阻力系數的計算
6 結論
1 概 述
本報告應用 CFD 分析軟件，對 HUPO 進行外流場分析，給出整車滿載下的風阻系數，為設計組提供參考。
本次分析采用半車模型，車身表面采用約（8-25mm）的三角形網格；風洞尺寸為（40m×6m×10m），其壁面網格為（400-500mm）；體網格采用六面體單元，單元總數控制在 250萬之內。
本報告設風洞入口邊界條件為 u0 = 30m / s ,出口條件為壓力出口，空氣密度為1.225kg/m3，計算中不考慮溫度變化。
2 使用軟件
本報告使用的前處理軟件為 ANSA，解算器和后處理軟件為 Star-CCM+。
3 模型前處理與網格劃分
汽車車身表面存在大量細小特征，要精確地模擬所有這些特征，經常會導致生成的網格單元數目巨大，從而使得求解時的計算量增加，因此在處理計算模型時對幾何數模進行合理的簡化。
3.1 CAD 模型的前處理
在 CATIA 中將汽車模型（特別是底盤部分）作合理的簡化：保留輪胎、后視鏡等部件；由于底盤的復雜性，這里將車底化為平面，然后將車身表面和底盤的碎面縫合起來，形成若干個大的特征表面，將整個汽車簡化為封閉的殼體；再在汽車周圍形成適當的空氣域（40m×6m×10m），汽車與風洞相對位置如圖 1 所示（由于汽車的對稱性，為減少計算采用半車身模型。
展開 Bullet外流場溫度仿真案列
采用FLUENT數值仿真軟件進行模擬。
2.1Bullet模型建立
根據Bullet參數：該Bullet為30×165 mm高爆燃燒彈，彈重837g，彈頭重389g，裝藥49g，初速960m/s，引信延時0.15ms，并能在7.5-14.5s后自毀。其實體模型如圖2.1所示。
圖2.1 Bullet實體模型
考慮到Bullet發射出去后只有彈頭在空氣中飛行，根據已知數據以及實體模型圖片使用圖片測算法，運用SolidWorks軟件建立彈殼三維實體模型以及內部裝藥模型，如圖2.2所示。
圖2.2 彈殼及裝藥模型
將彈頭殼體與裝藥裝配到位后需要在其外部建立外流場區域，即外部空氣域，使用workbench里面的建模軟件在彈頭外部生成外流場。如圖2.3所示。
圖2.3 彈頭外流場區域建立
2.2模型前處理
將建好外流場區域的彈頭及流體區域模型導入mesh進行前處理。彈頭殼體以及裝藥網格劃分如圖2.4所示。
圖2.4 網格劃分
將彈頭飛行方向所指空氣域對應的面設置為空氣流入邊界，其他面設置為流出邊界。如圖2.5所示。
圖2.5 空氣域邊界設定
在模擬彈頭與外部空氣的熱交換時，需要建立彈頭殼體外部與空氣交界面的耦合換熱面，此外還需要考慮彈頭殼體與內部裝藥的耦合換熱面。耦合換熱面的建立如圖2.6所示。
圖2.6 耦合傳熱面建立
2.3仿真模型設置
將處理好的前處理模型導入FLUENT進行數值仿真相關參數設置，采用基于壓力求解（Pressure-Based）算法，該方法既適用于可壓縮流體，也適用于不可壓縮流體的計算。
展開 從建筑模擬仿真技術角度剖析人與住宅之間的影響
隨著計算機技術的發展，除了古人流傳的風水看住宅的方法之外，我們還能利用仿真軟件進行各種模擬分析，從選址、建筑結構細節優化、材料，到室內暖通、制冷等無一不及，以了解建筑物在生活工作中會受到什么影響。
建筑外流場分析
很早古人就開始注重坐北朝南這個位置，現今這個說法主要體現在客廳和主臥室朝南向，或者房屋的主要采光面在南側。我們利用建筑外流場仿真技術可以在建筑設計早期解決這個問題。
可以通過基礎氣象數據，借助仿真軟件對建筑模型進行最佳朝向分析。
建筑模型
經過運算得到最佳朝向分析的結果圖。
紅色代表最差朝向；黃色豎線為最佳朝向。
經過分析可知此建筑最佳朝向為南偏西20°。
除此之外，建筑外流場仿真還可分析建筑的風載荷對結構強度的影響、識別建筑群中的擾流區域、觀測采光、地面行人步行空間的舒適度等。
建筑結構影響分析
因此，建筑室外風環境的預測和分析對于建筑的整體布局與規劃有很重要的指導意義。
展開 ANSA—外流場網格生成 ￥48
Part 1
前面我們介紹了針對翼型流場的拉伸方法，不太記得的小伙伴可以戳下方鏈接查看：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1192704
這篇文章主要介紹下ANSA生成外流場網格的通用方法。
理論上，只要把這個通用方法學會了，小到翼型，大到飛機，都可以按照這個思路整，并且賊快。
當然了，對于飛機整機這個層面的模型，其主要的工作量都集中在幾何清理上，后期的網格生成倒是在其次了。
閑話少敘，干貨上來。
Part 2
以一個半球的外流場為例。
2.1 ANSA-準備
在建模軟件中采用旋轉操作生成半球。
2.2 ANSA-幾何清理
1） 用ANSA打開模型，在MESH模塊，用length把模型點分布的尺度設置成合適值，目的是讓半球能夠較好的顯示。
2） 建立對稱面。方法在之前的文章里說了。在Points>new，輸入三個點的坐標。點Surfaces>Plane，選擇上面建的三個點，依次選中后，再點擊對角線的兩個點，即可完成對稱面的建立。
3） 建立其他邊界域。
l 通過復制面操作，移動并復制對稱面。
l Surfaces<Coons，選中兩個側邊，自動生成面，依次完成其他面的生成。
l 后面的主要操作都是對半球和對稱面的操作，因此可以用下圖的減號按鈕隱藏其他面。
4） 連接半球和對稱面。前面的文章給出了通過Intersect方法完成切割和連接。這里給出更普遍的方法。
l 首先CONS < Project，先選中半球邊界線，再選中對稱面，點中鍵確認，這個操作實現的是半球邊界向對稱面投影并切割之。
l 切割完后，需要連接半球邊界和投影線。對于簡單模型直接Faces < Topo選中改區域即可。
展開 飛機外流場計算練習
1：模型準備（模型系網友提供）
2：導入star-ccm+
3:檢查幾何拓撲結構，建立球形空間域
4：由于對稱性，切分一半模型
5：由于幾何模型不封閉，需要先進行包面處理，設置相應的包面尺寸，去掉默認的特征線。進行包面處理，網格模型里面選擇包面（star-ccm+的包面功能太強大了，對復雜模型的包面處理非常便捷）。
包面圖如下：
6：重新設置網格尺寸，進行面網格和體網格生成，網格模型選擇：面網格，多面體網格，邊界層網格，其中邊界層網格選6層，1.6的增長因子，只保留機身壁面的邊界層網格，其它邊界去掉邊界層網格劃分。
面網格：
體網格：
ANSA在汽車外流場網格的應用
一、幾何清理
（1） 讀入模型數據
（2） 幾何模型檢查
（3） 建立外流場區域
（4） 模型修改
（5） 邊界條件設置
二、面網格生成
（1）車體及流體區域網格劃分，用CFD網格功能生成面網格。
（2）局部網格加密，重用CFD網格生成功能生成網格
（3）面網格調整
三、體網格生成
（1）邊界層網格生成，采用layers生成邊界層網格。
（2）體網格生成，自動識別體，并自動劃分體網格。
（3）體網格檢查，檢查網格質量，確保沒有負體積出現。
ansa在汽車外流場網格的應用.pdf
汽車外流場分析及Zooming技術的應用
汽車外流場分析是利用計算流體力學（CFD）的原理研究流體在流體流過汽車外表面時的流動規律的分析與研究，其分析目的是為汽車的外形優化設計提供可靠的數據支撐，進而提高汽車的外觀審美和燃油經濟型。汽車行駛時與空氣產生復雜的相互作用，這對汽車的行駛狀態影響很大，特別是汽車高速行駛時會承受強大的氣動力作用。眾所周知，汽車行駛時受到的氣動力是與汽車速度平方成正比，而汽車克服氣動阻力所消耗的功率和燃料是隨車速的急劇增加的。因此，使汽車具有良好的形狀以降低汽車的氣動阻力，不但可以提高汽車的動力性，而且還可以提高汽車的燃料經濟性。對于高速汽車來說，空氣動力穩定性是汽車高速安全行駛的前提。現代汽車工業越來越多的將CFD方法引入到設計中去，相比CFD方法，試驗法具有成本高，周期長，不能得到全部的外形氣動數據等缺點，理論分析法具有適應面小等缺點，CFD方法無疑是設計環節最有效快速的選擇。CFD在汽車中的應用一般包含以下幾個方面：
（1）汽車的外形空氣動力學設計（即外流場分析）。
（2）空調系統的流場、熱分析。
（3）發動機冷卻系統的流暢熱分析。
（4）駕駛室的熱舒適性分析。
（5）汽車的氣動噪音分析。
（6）空氣動力特性對汽車操作性的的影響。
其他還包括發動氣缸、燃燒、排氣管等流動分析。
Sctera是日本CRADLE公司研制大型通用CFD計算軟件，廣泛應于汽車制造，航空航天，化學反應、食品工程、制冷設備、建筑行業、海洋工程等多領域CFD分析，其擁有牛頓流體、非牛頓流多相流、化學反應、擴散、熱輻射、電子散熱的模擬功能，兼容四面體、五面體、六面體等多種類型網格，并且具有嵌套網格技術和多種高精度的差分格式。截至目前已經在全球擁有超過1000個license,以高速度的計算效率和超值的價格在市場中占有重要的地位。
展開 
跑了個汽車外流場算例
流線圖，歡迎討論→_→
CFdesign在賽車NASCAR外流場計算中的應用
CFdesign在賽車NASCAR外流場計算中的應用.pdf
ANSA關于汽車外流場建模的方法及步驟
VOLUME MESH ---Improve（Fix Quality)
ANSA關于汽車外流場建模方法--有限元在線.pdf
基于star-ccm+飛機外流場的網格方案
在這里主要讓大家了解一下star-ccm+的兩種體網格模式
1：面網格
2：體網格
多面體網格：
切分體網格：
相關計算結果
