可壓縮流動模擬的案例
OpenFOAM中的可壓縮流動模擬 ￥10
前言
2.使用Docker安裝OpenFOAM
3.在Windows上與其他附加軟件一起安裝
4. rhoCentralFoam中的沖擊管模擬
5.設置rhoPimpleFoam和rhoCentralFoam的缺點
800M，英文視頻，中文字幕，帶案例文件
FLUENT收斂型噴嘴內不可壓縮流動模擬
本文授權轉載自訂閱號：南流坊
關于ANSYS 2022 版本的學習資料
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從噴水器和真空系統到燃氣灶和按摩浴缸，再到化油器和燃油噴射系統，噴嘴在許多工程應用中都很常見。噴嘴是具有不同橫截面積的幾何結構，其目的是控制流經噴嘴流體的特性。它們通常用于改變（增加）流體流動的速度。噴嘴的核心是質量守恒和動量守恒。
對于密度恒定的不可壓縮流，質量守恒規定流體的速度與噴嘴的橫截面積成反比。這意味著，隨著噴嘴橫截面積的減小，流體的速度增加。如果我們進一步假設流體的粘度可以忽略不計，即流動是無粘的，那么線動量守恒就簡化為著名的伯努利方程。本例的目的是了解守恒定律在確定通過收斂噴嘴的不可壓縮空氣流物理過程中的作用。
1、啟動FLUENT并導入網格
（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021 R1→Fluid Dynamics→Fluent 2021 R1命令，啟動Fluent 2021 R1。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
2、定義模型
單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板，在Solver中Time選擇Steady，進行穩態計算，2D Space選擇Axisymmetric。
3、設置邊界條件
（1）在邊界條件面板中，雙擊inlet彈出邊界條件設置對話框。Velocity Magnitude輸入10，單擊OK按鈕確認退出。
（2）雙擊outlet彈出邊界條件設置對話框。保持默認值，單擊OK按鈕確認退出。
展開 力學筆記#3：物質的可壓縮性和流動的可壓縮性之間的區別是什么？
所以在流體運動中，速度散度完全可以表征可壓縮性。另外，從流體連續性方程（吳望一P107式3.1.3）
也可以推導出，流體密度物質導（物質點在流動過程中的密度變化率）：dρ/dt(ρ為密度)等于-div(v)，也可以表征流體可壓縮性。根據下式（吳望一P101第二式）：
dρ/dt可以表示為（吳望一P501第一式，黃克智P246式6.4.13）：
根據該式，可以看出當速度很小的時候，該式第二項（對流項）接近一個很小的數，而第一項表示定常性（吳望一P109），定常流動下第一項為0，所以直接導致密度對時間的物質導dρ/dt小到可以忽略。通過這種忽略對方程的簡化進而解出來的解是比較符合實際觀察的，也滿足工程需要（早些時候的機翼升力理論的基礎），所以這種對方程的簡化（速度散度為0）就沿襲下來了，這類流動叫做不可壓流動（吳望一P221底部）。
但是當速度很大的時候，該項就具有很大的值，這樣密度對時間的物質導數很大，流體在這種情況下的可壓性就不能忽略了，這種流動也叫做可壓流動。總之，實際上可壓流動才是正常存在的，不可壓流動只是對方程的一種理想化（這種理想化是滿足工程應用的）。空氣雖然是一種比較可壓的物質，但是在低速的情況下，其流動是一種不可壓流動，也就是速度還沒大到產生讓其體積或密度沿著流線產生明顯變化的壓力。
總結：流動的可壓不可壓是表示在建立方程的時候要不要忽略體積的變化，或者要不要將流體當成是可壓縮性無窮大的物質。
參考資料：
吳望一《流體力學》第二版，北京大學出版社。
黃克智《張量分析》第二版，清華大學出版社。
米海珍《塑性力學》，清華大學出版社，2014。
展開 分享：可壓縮湍流流動
參考資料：ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual
算例說明
本案例介紹了方腔內兩股高速氣流的混合流動。
計算域：300mm X 72 mm
物質屬性：理想氣體，比熱為1006.43J/kg-K，導熱系數為0.0242 W/m-K，粘度1.4399e-05kg/m-s
邊界條件：氣流（1）：總壓487 kPa，靜壓36 kPa，溫度360 K，馬赫數2.35，湍動能74 m2/s2，湍流耗散率62300 m2/s3
氣流（2）：總壓37.6kPa，靜壓36 kPa，溫度290 K，馬赫數0.36，湍動能226 m2/s2，湍流耗散率332000 m2/s3
網格劃分
采用矩形網格，網格數量為3000
注意：這里左側為壓力入口邊界，平均分為上下兩個部分，上方為氣流1流入，下方為氣流2流入，同樣，在右側壓力出口處也分為上下兩個部分。
計算設置
本次計算為穩態湍流計算，求解選擇密度基。
物質屬性
計算物質設置它的密度、比熱、導熱系數和粘性
湍流模型
選擇RNG k-e湍流模型
能量方程
激活能量方程
邊界條件
設置上下兩束氣流
壓力出口上下對應兩個位置的設置
設置求解方法和松弛因子
計算結果
計算域速度場云圖
計算值與實驗值對比
x=50mm位置處水平速度值對比圖
參考文獻
S.G. Goebel, J.C. Dutton. “Experimental Study of Compressible Turbulent Mixing Layers”. AIAA Journal, Vol. 29, pp. 538-546, 1991.
展開 
五十二、Fluent瞬態可壓縮流動
可壓縮流動概念</strong></p><p><br></p><p>對于部分易于壓縮的流體，如果計算域內各處壓力變化很大則密度變化也很大。如Ma大于0.3，則密度變化不可忽略，屬可壓縮流動。</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5QicllYYB1LGxLRsmlVsOEBfSjtFdaGMzN7ic648ibUGicar0SNNCnH5AoX17gQ/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"></p><p><br></p><p>可壓縮流動按馬赫數大小可分為亞聲速流動（Ma=0.3～0.8左右）、跨聲速流動（Ma=0.8～1.2左右）、超聲速流動(Ma=1.2～5.0左右)和高超聲速流動（Ma>5.0）。</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZyicPH1DZ9AZuoFRAXjM5Qicllx4J1QWfpxdP3ESAO4M9QNKDicmPIOJeAYHhshtocv4zKs51KhBWthDw/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"></p><p>一般Ma大于0.3就認為流體屬于可壓縮流動，Ma小于0.3屬于不可壓縮流動。</p><p><br></p><p><strong>2. 模型描述</strong></p><p><br></p><p>模型為二維planar的噴嘴，噴嘴輪廓為正弦形狀，噴嘴入口高度0.2m，壓力為0.9atm；噴嘴出口壓力0.7369atm。
展開 CFD學習：翼型上不可壓縮流動的分析
作者Cadence CFD 解決方案
要點
分析機翼上不可壓縮流動的重要性。
翼型流體流動分析方法。
用于不可壓縮流動分析的最佳 CFD 工具。
不可壓縮流與可壓縮流
在物理學中，有一個大多數人都會同意的力悖論：當不可阻擋的力遇到不可移動的物體時會發生什么？對于外行來說，任何尋求解決此問題的努力似乎都是浪費時間。另一方面，科學家或工程師可能會應用需要充分審查的科學方法，以便可以從數學上定義假設。如果可以設計一個模型，那么就可以得到一個解決方案。
研究看似不可能的情況通常很有用。例如，了解接近這些條件的系統的物理特性或量化參數以優化物理設備的設計。這方面的一個例子是機翼上不可壓縮流動的研究。空氣是可壓縮的；然而，假設不可壓縮性對于空氣動力學分析和設計來說是有優勢的。
分析機翼上不可壓縮流動的重要性
在設計或研究當今的飛行平臺時，了解機翼周圍的氣流（無論是對稱的還是弧形的）至關重要。這對于確定飛機運行速度范圍內機翼和螺旋槳的最佳材料和形狀非常重要。而速度較慢的飛機（例如馬赫數 < 0.3）的氣流往往會滿足不可壓縮性的標準。
所有真實或自然的流體（包括空氣）都是可壓縮的。然而，如果速度恒定或接近恒定，飛機和機翼周圍的空氣流可以被視為不可壓縮。這等效地意味著，對于可定義的體積或流量塊，密度是恒定的。做出這一假設可以顯著簡化翼型氣流的 CFD 分析。
翼型流體流動分析方法
求解大多數流體力學分析以及翼型研究的基礎是可壓縮納維-斯托克斯方程，如下所示。
可壓縮納維-斯托克斯方程
該方程通常用連續性方程求解，計算量大且耗時。因此，如果可能的話，通常會追求簡化。
展開 LS-Dyna ICFD不可壓縮流心臟瓣膜模擬 ￥199
1.LS-Dyna ICFD求解器介紹
不可壓縮流動求解器基于應用于流體力學的現有有限元技術。它與固體力學求解器完全耦合。FSI 耦合分析，允許通過顯式技術進行穩健的弱 FSI 耦合分析，或使用隱式進行強 FSI 耦合分析。除了能夠處理自由 表面流動之外，使用保守的水平集界面跟蹤技術,還可進行雙相流分析功能。還支持基本湍流模型。本求解器是 LS-DYNA 中第一個應用新的體網格劃分器，它只需將流體域邊界的高質量表面網格作為輸入，然后由 程序自動生成體網格。另外，在隨著不可壓縮流的時間推進期間，求解器將自適應地重新網格化輸入求解器 特點。網格劃分器的另一個重要特征是能夠創建邊界層網格。當在流體壁附近計算剪切應力時，這些各向異性邊界層網格是模型求解關鍵。
圖 1 ICFD 汽車外流場、水流沖擊大壩、圓柱擾流案列
2. LS-DYNA ICFD 基本功能
2.1自動體網格生成
ICFD 求解器使用自動體網格器劃分流體域。 這極大地簡化了前處理階段，而且，提供高質量的表面網 格。 對于 FSI 流-固耦合分析，求解器使用 ALE 方法進行網格移動。 在 FSI 模擬導致大位移的情況下，求解器可以自動重新網格化以保證可接受的網格質量。
圖 2 ICFD自動生成邊界層及體網格
2.2網格細化和自適應網格劃分工具
LS-Dyna為用戶提供了幾種工具用于細化局部體網格，以便更好地捕獲網格敏感現象，例如湍流渦流或邊界層分離和再附著。在幾何體設置期間，網格劃分器可以根據用戶指定曲面，生成體積內的局部網格尺寸。如果沒有使用內部網格來指定大小，則網格器將使用封閉體的表面大小進行線性插值。
展開 LS-DYNA單三軸壓縮模擬，SHPB沖擊模擬，臺階爆破模擬，多孔爆破模擬，可交流或出售k文件
LS-DYNA單三軸壓縮模擬，SHPB沖擊模擬，臺階爆破模擬，多孔爆破模擬，地應力下裂紋擴展模擬，可交流解答問題或出售相關k文件。以下為一些做過的案例效果圖。 如需購買k文件或咨詢相關案例請聯系qq：872335684
三軸壓縮實驗模擬
SHPB沖擊模擬
單孔爆破裂紋擴展模擬
多孔爆破裂紋擴展模擬
地應力作用下爆破裂紋擴展模擬
臺階爆破模擬
可壓縮兩相流的數值模擬
前 言
核電系統中冷卻劑通常運行在高溫高壓的條件下，因此通常會遇到可壓縮兩相流問題，尤其對于飽和水-水蒸氣系統，還會同時因為壓力的變化而引起相變。例如在自動減壓系統（ADS）中，可能會經歷單相和汽液兩相流動工況。ADS閥門在兩相工況下的能力對反應堆冷卻系統（RCS）的壓力控制具有非常重要的影響，采用數值模擬的方法，可以對相關設備進行研究，降低研發成本和項目周期，提高經濟效益。
在汽液兩相流動中，由于壓力變化較大，導致飽和溫度降低，可能引起液相發生蒸發相變，如果壓力差足夠大，甚至能夠達到臨界流的狀態，因此對該問題進行數值模擬，可以研究汽液兩相流的排放能力，具有非常重要的意義。
2. 數 學 模 型
2.1 模型概述
可壓縮兩相流的模型一般為7方程模型，包括每一相的密度、動量、能量、壓力、質量分數等，共10個未知量，根據狀態方程建立每一相的密度、壓力、內能之間的關系，以及兩相質量分數的關系，可將未知量減少到7個，方程組得以封閉。如果僅考慮單一壓力場，認為兩相的壓力相等，則可將7方程模型簡化成6方程模型。采用混合速度描述兩相的速度，可進一步簡化成5方程模型。
展開 智能流體仿真軟件AICFD 2025R1新版本功能介紹
該軟件在業界率先引入人工智能技術，高效解決工業級流動、傳熱、多相流、噪聲及燃燒等復雜仿真問題。
圖1 AICFD軟件界面
一、版本更新介紹
AICFD 2025R1版本在AI網格生成、網格劃分、可壓縮流動模擬、界面交互體驗以及自動優化功能等方面實現了全面升級。以下是本次更新的核心亮點：
1. AI網格
針對傳統CFD仿真中網格生成耗時長、對專家經驗依賴度高等痛點，AICFD創新性地推出了AI網格功能。
用戶只需生成基礎網格，AICFD即可通過流場解驅動的智能網格加密技術捕捉流動特征，并采用智能幾何保形技術確保網格加密嚴格遵循幾何邊界，實現網格生成的一鍵式操作。
圖2 AI網格加密歷程
2.幾何網格功能增強
針對多域CFD模擬中的網格劃分難題，AICFD 2025R1版本新增了幾何壓印功能，自動匹配交界面，從而保證多域計算求解精度。
同時，軟件支持生成多面體網格以及通過網格掃掠生成六面體，在保證網格質量的同時大幅減少網格數量，有效提高求解速度。
圖3 多域多面體網格
3.可壓縮流動
當空氣流動的馬赫數超過0.3時，其可壓縮性通常不可忽略，因此可壓縮計算是進行超聲速乃至高超聲速流動模擬的“敲門磚”。
AICFD 2025R1版本的求解器大幅提升了可壓縮計算能力，解決了高超聲速模擬的行業難題，且求解過程比同類軟件用時更短。
圖4 AICFD可壓縮案例
4.界面交互
在幾何和網格界面，AICFD 2025R1版本新增了右鍵菜單和交互點選等功能，并優化了視口顯示。用戶在幾何和網格編輯過程中能夠實現“所見即所得”，軟件的易用性和交互性得到了顯著提升。
展開 關于ANSYS 18.2
這里把ANSYS FLUENT 18.2的一些新特性進行一下介紹：
數值算法
對于有固定或滑動網格的瞬態計算，如果你選擇了二階隱式或有界的二階隱式的數值算法，那么現在你可以選擇使用可變時間步長的公式。當你引入任意時間步長變化時，這個公式可以減少在時間導數評估中產生的誤差。
求解網格
多面體非結構化網格適應（PUMA）技術現在可以作為一個完整的功能。這種自適應的方法可以用來改進所有的三維網格類型（多面體，四面體，六面體，等等），并且網格細化時消耗更少的內存。
當自動從interface區域列表中創建多網格interface時，現在可以設定映射選項應用于所有interface，其中至少有一個部分只包含solid區域。這個功能取代了以前在interface選項對話框中被稱為強制選項的功能，對話框只能在interface創建后使用。在創建時，而不是在創建之后設置映射選項可以大大減少具有多個interface情況下的處理時間。
對于動網格，可以實現對于邊界運動類型為固定、變形或者用戶自定義的解決方案的穩定性；此前，此選項僅可用于邊界區的六自由度進行剛體運動（六自由度）求解器或系統的耦合運動。這種方法有助于強流結構相互作用的情況下收斂。請注意，它不推薦用于interior類型的邊界區域。
對于overset網格，BSL和SST K-ω湍流模型現在可以支持。請注意，后者一直得到支持，但在文檔中沒有提到這一事實。
數學模型
湍流模型
后處理有兩個新的領域：λ2準則用于分辨湍流渦（類似于q準則），壓力的時間導數（dp-dt）有助于確定可壓縮流動模擬中的輻射聲模式。
傳熱和輻射模型
你現在可以通過TUI為源能量方程中的蒙特卡洛輻射源指定一個松弛因子。
展開 
CFD仿真模擬為工業安全護航
CFDPro離心霧化工程仿真
?CFDPro具有水錘及空化模擬功能，可基于可壓縮兩相流模型、耦合相變模型（空化相變與熱致相變），對管路、閥門中的復雜可壓縮流動相變問題進行模擬研究，以獲取設備中的臨界流動和壓力波動等結果。
CFD萌新入門｜何謂CFD？
這對于穩態模擬和瞬態模擬都是必要的。
在瞬態模擬中，我們必須在每個時間步長都取得收斂，這就好像它是一個穩態模擬。這是因為在瞬態模擬中，我們需要捕捉流體在不同時間點的變化，所以每個時間步長的收斂都是關鍵的。只有這樣，我們才能獲得準確的流體運動動態過程。
總的來說，無論是穩態模擬還是瞬態模擬，迭代求解的過程都需要不斷地進行，直到解場達到收斂，這樣才能獲得準確的模擬結果。
10 收斂標準
方程的殘差就像雕塑中剩余的石頭，在每次迭代過程中逐漸減少。當迭代達到設定的閾值時，收斂便得以實現，這個過程類似于藝術家從雕塑中移除最后一塊石頭。關于收斂，還有以下幾點需要注意：
可以通過調整初始條件、選擇合適的松弛因子和庫朗數等參數來加速收斂。
即使求解收斂了，結果也不一定完全正確。數學模型和網格質量不佳可能導致收斂但不正確的結果。
為使計算求解更穩定，可采取一些方法，如確保網格質量合理、進行網格細化、使用一階到二階的離散格式等。
如有需要，確保求解過程可重復，從而避免結果模糊不清。
原文地址：https://www.simscale.com/docs/simwiki/cfd-computational-fluid-dynamics/what-is-cfd-computational-fluid-dynamics/ 。本文采用 DeepL翻譯，智譜清言進行文本潤色。
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文章來源：CFD之道
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