流場分析計算
關(guān)注創(chuàng)建者：天生自然卷 創(chuàng)建時間：2017-03-03
流場分析計算的視頻教程
fluent流場分析實例
使用workbench的DM提取管道流體域，并用mesh劃分流體網(wǎng)格帶邊界層，導入fluent進行流場設(shè)置及相關(guān)分析及后處理查看
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流場分析計算的實例教程
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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(shù)界和工業(yè)界的廣泛 關(guān)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(shè)計至關(guān)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(gòu)變形非常小，并且可以認為結(jié)構(gòu)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(gòu)力學計算。然而，如果結(jié)構(gòu)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(gòu)變形，而結(jié)構(gòu)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(gòu)網(wǎng)格上，并使用Optistruct求解器進行結(jié)構(gòu)力學分析。
展開 本文充分考慮了離心壓縮機設(shè)計過程中的多個影響因素，建立離心壓縮機整級全流道流體動力學分析模型，包括密封間隙和輪盤輪蓋兩側(cè)間隙內(nèi)的流場區(qū)域，計算分析離心壓縮機內(nèi)部一次流及二次流流場分布。通過該模型，分析二次流對一次流的干擾作用，并且根據(jù)葉輪兩側(cè)間隙內(nèi)的流場，分析間隙內(nèi)的壓力分布，更準確的計算葉輪的氣動推力。本文成果可為改進離心壓縮機設(shè)計和優(yōu)化壓縮機性能，提高運行效率及穩(wěn)定性提供技術(shù)基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞]離心壓縮機 整級 數(shù)值模擬 二次流
1 引言
隨著計算機及數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展，計算流體動力學（CFD）已經(jīng)廣泛應用于葉輪機械的研發(fā)過程中。數(shù)值模擬的方法將理論分析與試驗研究聯(lián)系在一起，以其獨特的優(yōu)勢逐漸成為研究壓縮機內(nèi)部流體流動的重要手段。
目前國內(nèi)很多離心壓縮機制造和研究單位都運用了 CFD 技術(shù)，建立了離心壓縮機內(nèi)部流場模型 [1,2]，甚至有學者采用 CFD 技術(shù)對多級離心壓縮機的內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬 [3]。朱明正 [4]采用 CFD 技術(shù)設(shè)計葉輪葉片形狀，通過對葉輪流道的計算分析優(yōu)化葉形的設(shè)計。陳宗華 [5]運用 CFD 技術(shù)對離心式壓縮機徑向進氣室的結(jié)構(gòu)形狀進行了優(yōu)化設(shè)計。王維民 [6]在壓縮機軸向推力研究中，建立了葉輪間隙和迷宮密封的整體模型，考慮了葉輪兩側(cè)密封對軸向推力的影響。也有學者對用于離心壓縮機的多種密封形式進行了對比研究，分析不同密封形式對轉(zhuǎn)子的動力學特性的影響,但是以上分析的流場的入口邊界條件往往只是假設(shè)，尤其是流體的入口周向速度無法準確確定，限制了分析的精確性。
在以往的研究中，分析模型往往都忽略了葉輪兩側(cè)的間隙和密封部位，焦點集中在主流道內(nèi)流場的分布以提高機器的效率。但是近年來，由于二次流對轉(zhuǎn)子的激勵作用導致的軸向推力過大，或氣流激振導致的轉(zhuǎn)子失穩(wěn)，嚴重制約了壓縮機向高端化發(fā)展的進程 [7]。
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 3.SU2求解器簡介
SU2是一個用C ++和Python編寫的開源軟件工具集，通過采用先進的數(shù)值方法分析非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格上的偏微分方程（PDE）和PDE約束優(yōu)化問題。SU2早期主要用于是CFD和氣動外形優(yōu)化，目前已擴展到處理更一般的方程，如電動力學和化學反應流動。在全球用戶和開發(fā)人員的不斷努力下，SU2現(xiàn)已成為計算科學領(lǐng)域的一個成熟工具，廣泛適用于航空、航天、航海、汽車和可再生能源行業(yè)。
SU2的主要能力包括：
基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的高保真度分析和基于伴隨的設(shè)計。
可壓縮和不可壓縮的Euler、NS和 RANS求解器。
用于電動力學、線彈性、熱方程、波動方程和熱化學非平衡的PDE求解器。
加速收斂技術(shù)（多網(wǎng)格，預處理等）。
基于連續(xù)伴隨方法獲取靈敏度信息。
自適應、面向目標的網(wǎng)格細化和變形。
C ++面向?qū)ο竽K化程序設(shè)計。
MPI并行化。
用于自動化的Python腳本。
求解器配置文件(cfg)介紹
SU2求解器計算僅需提供兩個文件：后綴為su2的網(wǎng)格文件和后綴為cfg的配置文件。cfg文件包含流場計算所需的網(wǎng)格之外的全部信息。cfg文件一般通過對相關(guān)的CASE模板文件作適當修改得到。SU2程序根目錄下的config_template.cfg文件提供了詳細的配置信息。下面以馬赫數(shù)為0.84、攻角為3.06°、湍流模型為SST的計算工況為例，簡要介紹cfg文件如何編寫。
展開 用計算流體動力
學-離散元法分析
軸流泵的流場和溶
血指標
1.背景介紹
血泵作為拯救生命的重要輔助裝置，已成為眾多學者研究的重點。計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics,CFD）模擬是優(yōu)化血泵性能的有效手段，其模擬結(jié)果在實踐中得到了反復驗證。然而，在固相紅細胞粒子破碎損傷的區(qū)域，紅細胞粒子在不同時間和地點的運動、碰撞等動力學特征，僅靠CFD技術(shù)不可能實現(xiàn)技術(shù)突破。離散元法（Discrete Element Method，DEM）通過建立固體粒子系統(tǒng)的參數(shù)模型來分析和模擬粒子行為。本研究的目的是利用CFD-DEM多相流耦合技術(shù)，將DEM應用于血細胞粒子碰撞特性和運動分析，并結(jié)合血泵內(nèi)流場的經(jīng)典CFD分析方法，通過血液動力學特性與血液流變學的耦合，為溶血模型的建立提供支持。
2.方法方案
本文研究的血泵模型如圖1所示。該模型內(nèi)徑16mm，總長為81mm，主要由三部分組成：前葉片，葉輪，和后葉片。在葉片的頂部與外殼之間有0.1mm的間隙。
由于葉輪高速旋轉(zhuǎn)，為了提高計算結(jié)果的準確性，將內(nèi)部流場分為三部分：先導流場、葉輪流場和后方流場。這三部分均采用了非結(jié)構(gòu)化的四面體網(wǎng)格，總網(wǎng)格數(shù)為12,549,766。壓力出口用作邊界條件。
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流場分析計算的相關(guān)專題、標簽、搜索
流場分析計算的最新內(nèi)容
一 前言
耦合場分析，也稱為多物理場分析，分析不同的物理場的相互作用以解決一個全局性的工程問題。例如，當一個場分析的輸入依賴于從另一個分析的結(jié)果，那么分析就會被耦合。耦合方式有：
1.單向耦合---前一個分析的結(jié)果作為載荷施加給下一個分析，而下一個分析的結(jié)果不會影響前一個場的分析結(jié)果；
例如，在熱應力問題中，溫度場會在結(jié)構(gòu)場中引入熱應變，但是結(jié)構(gòu)應變通常不會影響溫度分布
前言
CFD是工業(yè)仿真領(lǐng)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(lǐng)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(lǐng)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
該葉片的設(shè)計尺寸與GE 1.5XLE風力渦輪機相近，長度為42.3米。本模塊通過穩(wěn)態(tài)單向流固耦合(FSI)分析，計算風力渦輪機葉片在氣動載荷作用下的變形。計算過程使用Fluent軟件，并包含計算結(jié)果和幾何文件……5
（1）mechanical
（2）Fluent
（3）耦合
一、項目簡介
西南某水泥窯尾袋除塵器進氣形式為灰斗進氣，共2×8=16個灰斗。目前中控顯示運行阻力較高，經(jīng)分析除塵器結(jié)構(gòu)，問題可能出現(xiàn)在以下幾點：
1.來自磨機和增濕塔的煙氣匯合流入?yún)R風箱，導致除塵器進口煙氣分布不均。
2.且來自磨機的煙氣管道與主管道成直角相貫，導致進口段阻力較高。
3.灰斗進口管道最小斷面處風速過高，導致設(shè)備阻力升高。
現(xiàn)通過模擬磨開和磨停兩種情況，并就以上問題通過添加導流及改造灰斗進氣管道的方式對設(shè)備內(nèi)流場進行優(yōu)化
<p class="ql-align-center"><br></p><p>1、 <strong>模擬說明及三維模型</strong></p><p>本次模擬對象為某脫硫塔頂部除霧器，由于監(jiān)測點位含水量過大，對監(jiān)測結(jié)果影響較大，現(xiàn)場提出如下解決方案：拆掉一半旋流葉片，減少離心風速，即降低旋流而上液滴量，整體風速降低也有利于液滴在重力作用下的降落，從而達到減少測點處含水量的目的。<span style=
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><p>某鋼廠雙列式金屬濾袋除塵器，除塵器前端管道布置路線復雜且彎頭較多，可能造成運行阻力較大；進氣方式為灰斗進氣，且進口管道處有彎頭，可能會對袋室內(nèi)煙氣流場均勻性產(chǎn)生不利影響；為保證設(shè)備的穩(wěn)定運行，需通過CFD對袋除塵器運行狀態(tài)進行模擬
1、 項目簡介
某項目硅鐵一次袋除塵器進風形式為灰斗側(cè)進風，共有16個袋室，煙氣通過進氣斜煙道進入灰斗，輸灰進風管道為灰斗外側(cè)板斜上進風。本項目為了保證某一袋室離線清灰時，輸灰袋室內(nèi)氣流能夠在灰斗內(nèi)擴散，并順暢從輸灰管道排出，且輸灰袋室內(nèi)濾袋表面、底部等風速合理，不會造成濾袋破損等情況產(chǎn)生；其余袋室內(nèi)煙氣具有良好的流動狀態(tài)、其濾袋表面、袋間、底部、各袋室分風及阻力等能夠符合要求，需通過
某冷卻塔中噴淋與煙氣混合流場分析9個月前
1、 模擬對象及內(nèi)容
本次模擬對象為某冷卻塔中運行時，6把噴槍噴出的冷卻水與煙氣在塔內(nèi)的混合狀況，根據(jù)模擬結(jié)果對本設(shè)備進行優(yōu)化改造，使得煙氣與冷卻水液滴在塔內(nèi)的均勻混合，確保本冷卻塔性能。
圖1 三維模型
圖中i1~i4分別為進口變徑下方1000mm、3000mm、5000mm和7000mm處的監(jiān)測面。
計算參數(shù)如下：冷卻塔進口管道風速為12.54m/s，溫度為230
某鋼廠180平脫硫除塵器流場分析9個月前
一、項目簡介
某鋼廠180平脫硫除塵器進氣形式為殼體側(cè)壁進氣，共2×5=10個灰斗，每個灰斗對應兩個袋室，共計20個袋室，每個袋室對應一個側(cè)壁進風口。由于除塵器為非連續(xù)排灰形式，因此需保證每個灰斗內(nèi)累計飛灰重量達30t時，灰斗內(nèi)氣流流速不宜過高，以免出現(xiàn)揚塵現(xiàn)象（若灰斗內(nèi)流速過高，將會把預存在灰斗內(nèi)的粉塵吹起，形成二次揚塵，該部分揚塵和隨氣流新進入灰斗的粉塵一起從新進入袋室，從而增加了袋室的進塵濃度
<p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-center"><br></p><p class="ql-align-justify"><strong>一、項目簡介</strong></p><h3>本次模擬對象為垃圾焚燒SCR脫硝裝置，常見的流場問題及優(yōu)化措施</h3><p>問題1：煙氣分布不均</p><p>原因：煙道轉(zhuǎn)彎、變徑導致離心力或慣性力
