外流場的案例
如何使用湍流模型進行建筑復雜外流場CFD仿真分析？
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
PERA SIM顯示建筑物外流場網格模型
二、材料賦予
建筑外流場的流體材料是空氣，PERA SIM提供材料創建界面，輸入空氣的密度和粘度。
PERA SIM材料創建
將創建好的空氣材料，賦予計算域。
材料賦予計算域
三、分析類型
PERA SIM對于CFD分析，提供了穩態分析和瞬態分析，對于本案例的建筑外流場，采用穩態分析即可。參考壓力設置為一個大氣壓。由于建筑外流場屬于強迫流動，不需要考慮重力的影響。
PERA SIM分析類型
四、湍流模型
PERA SIM提供了多種湍流模型供選擇，如層流模型、S-A模型、k-epsilon模型、k-omega模型、Transition-SST模型等。
PERA SIM提供的湍流模型
對于建筑外流場，由于湍流強度和旋流不算太強，選取Standard k-epsilon湍流模型是合適的。
選取Standard k-epsilon湍流模型
五、邊界條件
入口邊界類型設置為速度入口，法向速度為10m/s。
展開 基于PERA SIM的導彈外流場數值仿真計算
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。
導彈外表面的網格分布如下圖所示。
采用上述數值模擬方法及物性參數條件，對導彈的外流場氣動特性進行了數值計算，當來流馬赫數為1.53時，AOA為0°時，其結果如下所述（M=1.53）。
展開 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 
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
Bullet外流場溫度仿真案列
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。采用瞬態/非穩態（Transient）計算方法，設定大氣溫度為20攝氏度，一個標準大氣壓下進行模擬。
選擇計算模型時，需要打開能量方程，進行耦合傳熱計算。流動模型選擇“Viscous”（黏性）“k-epsilon(2qn)”中的“Realizable”模型，勾選“Scalable Wall Function”。空氣使用“ideal-gas”理想氣體狀態方程，設置彈體材料為銅，內部裝藥材料為B炸藥。對于B炸藥主要設置其傳熱系數以及比熱容，B炸藥主要參數設置如圖2.7所示。
展開 Visual-CFD&OpenFoam整車外流場仿真
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
汽車外流場CFD分析的前處理操作要點
汽車外流場分析是目前CFD分析領域中應用范圍最廣的方向之一，因此也就成了深受眾多CFD人重視的方向。
4.設置全局、局部網格尺寸及邊界層屬性，并在相應的求解器面板下建立尺寸加密盒，并設置網格尺寸。通常會在前格柵、前機艙蓋、機艙內部、前擋風玻璃、氣壩、后視鏡、擾流板等處建立尺寸加密盒。
8.設置Interface。在求解器面板下，對冷卻系統芯體、散熱風扇等處的interface面進行設置。
以上便是汽車外流場分析前處理在ANSA中的操作要點，希望對大家能有拋磚引玉之功效。
來源：有限元在線微信號: FEAonline_CAE
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
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 3月21日流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT）
主題: 流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT）
時間: 3月21日 上午9:30 ~ 11:30
Altair HyperWorks Virtual Wind Tunnel（HyperWorks VWT）是一項新型的用于提供更好的風洞仿真技術和用戶體驗的垂直應用技術。歸功于其高度自動化和流程化的仿真過程及高質量的CFD技術，Altair HyperWorks VWT能更精確、更快速地預測汽車的空氣動力學性能，包括氣動升力、阻力、壓力分布、流場（流動分離）、氣動聲等其它因素，從而設計出更安全、性能更好、更節油的車輛。
我們將主要介紹：
? Altair虛擬風洞模塊VWT基本介紹
? 實例演示采用VWT模塊完成外流場分析
報名方式：
1，通過網絡注冊報名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx
2， Email報名, 請用中文發送您的中文姓名/單位/部門/職務/聯系電話/郵箱/詳細地址/郵編/行業等相關信息到info@altair.com.cn
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Altair網絡研討會-10/15-流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT13.0）
主題:流程化外流場解決方案——虛擬風洞（VWT13.0）
時間: 10月15日 上午9:30 ~ 11:30
內容介紹：Altair HyperWorks Virtual Wind Tunnel（HyperWorks VWT）是一項新型的用于提/供更好的風洞仿真技術和用戶體驗的垂直應用技術。歸功于其高度自動化和流程化的仿真過程及高質量的CFD技術，Altair HyperWorks VWT能更精確、更快速地預測汽車的空氣動力學性能，包括氣動升力、阻力、壓力分布、流場（流動分離）、氣動聲等其它因素，從而設計出更安全、性能更好、更節油的車輛。
我們將主要介紹：
?Altair虛擬風洞模塊VWT13.0基本介紹
?實例演示采用VWT模塊完成外流場分析
報名方式：
1，通過網絡注冊報名，注冊地址http://www.altair.com.cn/EventList.aspx?type=Web%20Seminar
2，Email報名,請用中文發送您的中文姓名/單位/部門/職務/**電話/郵箱/詳細地址/郵編/行業等相關信息到info@altair.com.cn
展開 案例解析|潛艇外流場分析
外流場壁面應用對稱平面邊界條件，進出口邊界條件見表1。
汽車在外流場中制動散熱
今天晚上靈思一動，想到一個如何在三維外流場中模擬汽車制動溫度變化的方案，根據輸入時間車速曲線比較快速地模擬得到剎車溫度和換熱系數隨時間的變化。竊喜。爽！
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。
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