Fluent 層流 仿真 流體力學(xué) 案例的案例
流體力學(xué)核心概念：邊界層、層流和湍流
任何固體壁面都有粗糙度，流體流過具有一定粗糙度的固體壁面時，最貼近壁面一層的流動被阻擋，速度驟降，然后，由于流體粘性，這一層就拉著下一層流體，下一層一邊走一邊拉著下下一層的流體，這樣一層一層往后傳遞，就導(dǎo)致被影響的區(qū)域沿流動方向越來越厚，從垂直壁面的角度（方向）看，流體速度從接近零增加到主流速99%的時候，就以此為界，定義其和壁面之間的區(qū)域叫邊界層。
用AICFD做了個仿真，給大家更直觀地看一下邊界層的樣子。
邊界層在實際工程中得很多場景都是必須要考慮的重要因素，比如風(fēng)洞試驗中，邊界層會導(dǎo)致風(fēng)洞的有效直徑變小，影響流動參數(shù)。
到此，邊界層的概念應(yīng)該解釋清楚了。接下來看一下層流和湍流，他們是流體2種不同的流動狀態(tài)。
層流，可以理解為流動是分層的，層與層之間不會互相干擾。有時，你甚至很難注意到它在流動。
而湍流，就是不同層之間的流體互相干擾、互相混合，一眼看過去，就是一個大寫的“亂”字。有時稱其為亂流、擾流或者紊流。大部分工程問題都是湍流。
AICFD做了仿真，給大家看一下數(shù)值模擬層流和湍流的樣子。
那么一股流體的流動，是層流還是湍流，和什么有關(guān)系呢？
1883年，英國物理學(xué)家雷諾，做了著名的圓管流動試驗。展示了層流還是湍流，可以用一個無量綱數(shù)來判斷：ρvd/μ，也就是后來大名鼎鼎的雷諾數(shù)Re。雷諾數(shù)Re越大，流動就越容易是湍流。這個公式不展開講，里面v是流速，μ、ρ、d分別是流體動力粘性系數(shù)、密度和特征長度，很多情況這三個數(shù)是不變的，雷諾數(shù)表現(xiàn)出和流體速度正相關(guān)。
簡單理解，慢慢流是層流，流快了就變湍流了。而層流不是瞬間變換到湍流，中間過程叫“過渡流動”。層流到湍流之間的變化，專業(yè)術(shù)語叫：轉(zhuǎn)捩。再實際工程中首先要估算雷諾數(shù)，判斷是層流還是湍流，然后再按照不同的模型去分析和計算。
展開 FLUENT精典案例#371-低雷諾數(shù)層流串列雙圓柱繞流仿真
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FLUENT精典案例#371-低雷諾數(shù)層流串列雙圓柱繞流仿真
01
問題介紹
如下圖所示的兩個圓柱尺寸為直徑D=0.04m間距5D，計算域為4mx2m。計算雷諾數(shù)200的層流非定常工況，監(jiān)測圓柱上的升力、阻力和渦街。假設(shè)流體介質(zhì)為空氣，密度為1，粘度 為0.0002，來流速度為1。
用流體力學(xué)解釋。。。。。響屁是湍流，悶屁是層流。。
這里就涉及到一個雷諾系數(shù)的問題，大家知道屁是流體，而雷諾數(shù)是一個表征流體慣性力與粘性力之比的無量綱量，其定義為： Re=pVD/μ 式中V為流體流動速度；D為流場的幾何特征尺寸（如肛門的直徑）；p為流體的密度； μ為流體的粘度。 雷諾數(shù)是流體流動中慣性力與粘性力比值的量度。 所以，在相同的速度，相同的肛門，相同的密度（由于硫化氫密度和空氣相差無幾，所以其含量多少對整體屁的密度影響不大）下，雷諾數(shù)的大小完全取決于μ，即流體的粘度。 雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re<2300為層流狀態(tài)，Re>4000為紊流狀態(tài)，Re=2300～4000為過渡狀態(tài)。 由于屁里面總會混有硫化氫，它們大多來自黏液，所以當(dāng)硫化氫的含量增加時，其μ值，即流體的粘度越大，又Re=pVD/μ，所以隨著硫化氫含量的增加（即屁的臭度增加），Re會降低。也就是說，你放的屁越臭，Re會越小，氣體越容易保持層流狀態(tài)。此時氣體運動是順利的，有條不紊的。 而屁越不臭，Re會越大，氣體運動會由層流轉(zhuǎn)化為紊流，也可以說是湍流，此時，氣體內(nèi)部運動不規(guī)則，容易產(chǎn)生沖撞，于是空氣的振動會發(fā)出不雅的聲響。
另外根據(jù)式：Re=pVD/μ，可知，如果想讓放屁不響，即使Re值變小，可以適當(dāng)減小V的值，即減小氣體速度（相同氣體量的情況下，擴大肛門直徑可以有效降低氣體速度，所以肛門橫截面積增大反而不會增大Re）。 所以，在放屁時，保持心平氣和的狀態(tài)慢放慢收會有效的降低噪音；而且站著或蹲著放屁比坐著放屁噪音要小，這就是為什么很多人坐著想放屁的時候會先把屁股的一側(cè)翹起來再放，因為這樣會暫時擴大肛門的直徑，有效降低Re數(shù)，降低噪音。
展開 fluent驗證案例002：均勻加熱管道內(nèi)的層流流動
1 問題描述
本例模擬了水銀在圓管中的層流流動，并對管壁施加了均勻的熱通量。在入口處指定了完全發(fā)展的層流速度。將所得到的壓降和出口溫度與層流解析解進行比較。由于對稱，我們只建二維模型的一半。
1.1 幾何模型
管道長度為0.1m，半徑為0.0025m。
1.2 材料參數(shù)
密度：13529kg/m3；比熱容：139.3J/kg-k；粘度：0.001523kg/m-s；導(dǎo)熱系數(shù)：8.54w/m-k。
1.3 邊界條件
進口速度：充分發(fā)展的層流； 進口溫度：300k； 壁面熱通量：5000w/m2。
2 解析解
解析解可參考：
? F.M. White. Fluid Mechanics . 3rd Edition. McGraw-Hill Book Co., New York, NY. 1994.
”
注：可在公眾號回復(fù)“FM”獲取。
3 fluent求解
3.1 General設(shè)置
設(shè)置為軸對稱模型。
3.2 model設(shè)置
打開能量方程，選擇層流模型。
3.3 materials設(shè)置
材料設(shè)置如圖所示。
3.4 cell zone conditions設(shè)置
修改為流體區(qū)域。
3.5 boundary conditions設(shè)置
用表達式指定入口速度。
給壁面施加熱通量。
展開 
ANSYS Fluent流體力學(xué)仿真教程2026
ANSYS Fluent流體力學(xué)仿真教程2026 發(fā)布日期1/2026 MP4|視頻：h264,1920×1080|音頻：AAC,44.1 KHz,2 Ch 語言：英語|持續(xù)時間：1小時52分鐘|大小：2.06 GB 通過實際CFD模擬了解流體流動物理 你將學(xué)到什么 應(yīng)用Bl
FLUENT動網(wǎng)格案例之十七：基于Fluent19的單向流固耦合仿真計算 ￥9
基于Fluent19的單向流固耦合仿真計算
在FLUENT動網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析中，使用udf求解流固耦合系統(tǒng)中固體區(qū)域運動控制方程，并將計算得到的邊界運動位移以動網(wǎng)格形式更新流場的邊界條件，從而實現(xiàn)雙向流固耦合仿真。其實，在最新的Fluent19中，線彈性求解模塊已經(jīng)是內(nèi)嵌模塊，建立并求解流固耦合問題可以更加方便，只要定義固體材料區(qū)域及其邊界條件，按照正常的CFD仿真流程就能同時獲得結(jié)構(gòu)最終位移和流場壓力及速度分布。
固體區(qū)域設(shè)置
流固耦合界面設(shè)置
仿真計算結(jié)果
文件列表
展開 FLUENT動網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真 ￥499
基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真
薄膜變形一直都是ANSYS流固耦合分析的驗證算例，不論是雙向耦合還是單向耦合；是基于workbench還是system coupling模塊。其實，基于FLUENT自帶的網(wǎng)格重生成技術(shù)外加UDF函數(shù)控制，也能實現(xiàn)薄膜流固耦合仿真的全過程。
UDF函數(shù)片段
動網(wǎng)格變形
文件列表
FLUENT動網(wǎng)格案例之十六：基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析 ￥499
基于Fluent重生成算法的懸臂梁振動的雙向流固耦合仿真分析
流體介質(zhì)中懸臂梁的振動是很多流固耦合問題的抽象模型，類似于ANSYS流固耦合驗證算例，FLUENT動網(wǎng)格案例之十五：基于FLUENT網(wǎng)格重生成算法的薄膜流固耦合仿真，本算例將懸臂梁振動方向垂直于流體流動方向，不同于前面算例，流動方向平行于振動方向。更特殊的是，本算例中懸臂梁的振動是由流體力驅(qū)動的，也就是所謂的雙向流固耦合分析。流體力驅(qū)動懸臂梁運動，而懸臂梁的振動又反過來影響流場參數(shù)導(dǎo)致流體力周期變化。
網(wǎng)格模型如圖所示
速度入口邊界條件為profile定義
仿真計算結(jié)果如下圖所示
UDF片段
動網(wǎng)格運動文件列表
展開 Fluent實用案例 | FMG帶偏流板艦載機尾流場仿真
本案例利用Fluent以文章中所采用的發(fā)動機噴管模型甲板上艦載機尾流場仿真。在航空母艦上，艦載機尾部通常會部署偏流板。因此本案例以雙發(fā)、帶偏流板為計算模型，展開了艦載機尾流場仿真。依據(jù)本案例，后續(xù)可以開展不同距離、不同角度、不同甲板風(fēng)情況下的尾流場仿真計算。
1 workbench 設(shè)置
本案例具體設(shè)置如下圖 ：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
為了減少計算時間，本案例采用半模進行計算，計算域尺寸為15m×15m×30m。發(fā)動機尾部距離偏流板的距離為10m，偏流板偏角為45°。發(fā)動機尾噴管采用前文Fluent FMG 航空發(fā)動機尾三維噴管仿真（一） 的尺寸。噴管方向入口為壓力入口，外域入口為壓力入口，偏流板為固壁面，噴管壁面為固壁面，除對稱面外，其余面為壓力出口。
3 Fluent Meshing 設(shè)置
3.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 Fluent meshing 進行網(wǎng)格劃分，采用六面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。并對噴管尾流和偏流板區(qū)域網(wǎng)格進行加密。
4 FLUENT 設(shè)置
4.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
由于本文僅分析對艦載機尾流場穩(wěn)態(tài)特性展開分析，因此僅需要進行穩(wěn)態(tài)計算結(jié)果的討論，此處的設(shè)置比較簡單，勾選為穩(wěn)態(tài)計算，并選擇密度基求解器。
4.2 對稱面設(shè)置
由于本案例是對半模進行相關(guān)的仿真計算，因此需要在視圖處選擇對稱面作為鏡像平面。
展開 【11月19-22日 北京+線上】ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術(shù)應(yīng)用與案例實戰(zhàn)
各企事業(yè)單位、高等院校及科研院所：
FLUENT作為計算流體力學(xué)模擬的通用軟件，能模擬從不可壓縮到可壓縮、層流與湍流、傳熱與相變、化學(xué)反應(yīng)與燃燒、多相流與顆粒流、旋轉(zhuǎn)機械、動網(wǎng)格、氣動噪聲、材料加工、燃料電池等眾多領(lǐng)域的物理化學(xué)過程，已在能源、資源、航空、航天、化工、環(huán)保、水利、汽車、機械、電子、船舶、冶金、建筑、材料及生物等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。計算流體力學(xué)模擬的全流程包含前處理、求解及后處理。求解器方面，FLUENT具備豐富的物性數(shù)據(jù)庫、先進的數(shù)值算法、保持更新的物理及化學(xué)子模型、穩(wěn)健的迭代算法，也具備直觀的后處理功能。前處理網(wǎng)格生成方面，目前匹配FLUENT的最佳網(wǎng)格生成軟件為ICEM CFD，其自動化非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成及六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成的能力非常強大，有利于提高計算效率，提升計算精度。
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一、培訓(xùn)優(yōu)勢
1、報名繳費后提前獲取電子講義及模型，可提前預(yù)習(xí)；
2、培訓(xùn)老師理論和工程經(jīng)驗豐富，我們會結(jié)合學(xué)員實際需求備課并補充相關(guān)內(nèi)容；
3、使用多年線上軟件平臺授課，可以保證培訓(xùn)質(zhì)量。錄制視頻，可以無限次觀看；
4、培訓(xùn)結(jié)束后，培訓(xùn)老師留給學(xué)員手機和Email，提供技術(shù)支持，充分保證培訓(xùn)后出效果。
注：參加培訓(xùn)，以后本人可以免費參加相同線上及線下課程，不限次數(shù)、學(xué)會為止！
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FLUENT多相流案例之五：基于歐拉模型的二維均勻流化床仿真 ￥299
均勻流化床壓降的預(yù)測一直是過程控制關(guān)注的問題。Fluent軟件的歐拉模型為研究含復(fù)雜相間遷移的固體顆粒流動提供了重要的建模工具。盡管歐拉模型對相關(guān)物理進行了嚴格的數(shù)學(xué)描述，但模型中使用的阻力定律在本質(zhì)上仍然是半經(jīng)驗的。因此，正確地預(yù)測顆粒床由于界面阻力和物體力之間的平衡而處于懸浮狀態(tài)的臨界或最小流態(tài)化條件是至關(guān)重要的。本算例的以UDF的形式定義該關(guān)系式，有兩個DEFINE_EXCHANGE_PROPERTY函數(shù)，僅列出部分截圖。
流化過程動畫
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FLUENT動網(wǎng)格案例之五：動態(tài)鋪層算法實現(xiàn)閥門瞬態(tài)關(guān)閉的流固耦合動態(tài)仿真 ￥99
動態(tài)鋪層算法實現(xiàn)閥門瞬態(tài)關(guān)閉的流固耦合動態(tài)仿真
閥門瞬態(tài)關(guān)閉是典型的流固耦合問題，三維結(jié)構(gòu)如下圖所示。左側(cè)的質(zhì)量入口，右側(cè)的壓力出口加上周圍的壁面，組成閥門的外部限制區(qū)域，閥體的運動完全由流體驅(qū)動。在這種情況下，閥門的瞬態(tài)關(guān)閉可以簡化為一種二維軸對稱幾何結(jié)構(gòu)（見二維示意圖），由于物理上閥門不能完全關(guān)閉，在閥門和閥座之間需要保留一個小的間隙，恰好動網(wǎng)格算法上也要求至少保留一層來保持拓撲關(guān)系。
動網(wǎng)格
流固耦合UDF算法函數(shù)及數(shù)據(jù)讀寫函數(shù)
仿真計算結(jié)果
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FLUENT多相流案例之六：基于歐拉模型并考慮臭氧分解反應(yīng)的流化床氣/固兩相流仿真 ￥99
流化床主要用于氣體/固體傳質(zhì)過程，是重要的工業(yè)設(shè)備。臭氧(O3)的分解，粒子就可以作為催化劑，創(chuàng)造了一個合適的低溫環(huán)境傳質(zhì)。本算例為仿真流化床中臭氧分解的瞬態(tài)過程。流體是臭氧和空氣的混合物，而固體是由直徑為87.75微米的沙粒組成。采用UDF定義流化過程的阻力和化學(xué)反應(yīng)速率，其中流化過程的阻力表達式與FLUENT多相流案例之五：基于歐拉模型的二維均勻流化床仿真中一致。
而化學(xué)反應(yīng)速度定義的UDF截圖如下：
臭氧分布結(jié)果
臭氧速度云圖
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