計算流體力學軟件開發(fā)的案例
CFD（計算流體力學）在各行業(yè)中的應用 附王福軍計算流體動力學分析-CFD軟件原理與應用下載
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關于計算流體力學，你知道多少？ 附計算流體力學從實踐中學習下載
流體力學，是研究流體（液體和氣體）的力學運動規(guī)律及其應用的學科。主要研究在各種力的作用下，流體本身的狀態(tài)，以及流體和固體壁面、流體和流體間、流體與其他運動形態(tài)之間的相互作用的力學分支。流體力學是力學的一個重要分支，它主要研究流體本身的靜止狀態(tài)和運動狀態(tài)，以及流體和固體界壁間有相對運動時的相互作用和流動的規(guī)律。在生活、環(huán)保、科學技術及工程中具有重要的應用價值。
計算流體力學的發(fā)展
計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics）簡寫為CFD，是20世紀60年代起伴隨計算科學與工程（Computational Science and Engineering, 簡稱CSE）迅速崛起的一門學科分支，經過半個世紀的迅猛發(fā)展，這門學科已經是相當的成熟了，一個重要的標志就是近幾十年來，各種CFD通用軟件的陸續(xù)出現，成為商品化軟件，服務于傳統(tǒng)的流體力學和流體工程領域，如航空、航天、船舶、水利等。隨著CFD通用軟件的性能日益完善，應用的范圍也不斷的擴大，在化工、冶金、建筑、環(huán)境等相關領域中也被廣泛應用。
現代流體力學研究方法包括理論分析，數值計算和實驗研究三個方面。
展開 計算流體力學商用軟件應用入門(fluent)共享
網上搜的資料，對我有些幫助，共享下，免費
計算流體力學、軟件和芯片設計的共通之處
計算流體力學 (CFD)、軟件和芯片設計有許多共通之處。它們都會創(chuàng)建相關對象的規(guī)范，并最終將該規(guī)范作為制造過程的一部分；且都需要進行某種類型的驗證，以檢查設計是否符合預期。但同時，它們之間也存在著巨大的差異。
對于計算流體力學、軟件和芯片設計，本文先從軟件說起。筆者從 20 世紀 60 年代末開始編程，從那時起，基本的編程方法就沒怎么變過。我們可以使用 Fortran、C++ 或 Python 等編程語言來編寫“規(guī)范”。以前，“制造”可能涉及磁帶、CD 或文件傳輸器。但 CD 上的內容與程序員用來“驗證”（即軟件debug）的內容基本相同，所以沒有專門的驗證過程。程序的編譯和運行成本很低，以至于根本沒必要為了避免成本而專門建立驗證過程。驗證過程反而會更貴。
現代的芯片則大不相同?！耙?guī)范”通常是用 SystemVerilog 編寫的，但制造一塊芯片需要幾個月的時間，成本可高達數千萬美元，因此驗證過程十分普遍（且昂貴）；因為從時間和金錢的角度來說，根本不可能制造大量的芯片來進行試驗以確保其能正常運轉。多年后，這種情況發(fā)生了很大變化。上世紀 80 年代初，當筆者剛開始在超大規(guī)模集成電路技術公司工作時，我們遇到了一個（就當時而言的）大芯片電源接地短路的問題；彼時，電路提取器尚未出現。當時唯一的解決辦法是標劃出布局、把它們粘在一起、鋪在地板上、把電源網涂成紅色、把接地網涂成綠色，直到找出問題所在。
如今，由于芯片更加復雜，需要使用更多的軟件（以及模擬器和原型系統(tǒng)等硬件）。有時，IP 提供商會制造測試芯片，但一般來說，人們寄希望于 SoC 芯片設計能夠一次性成功，并沒有像軟件那樣的“編譯并運行”心態(tài)。
展開 
SIMSCI inplant v4.2 兩相流流體力學計算軟件
INPLANT用工業(yè)標準的算法計算流體的傳遞性質，包括：熱傳導率、表面張力和粘度等。對大多用戶關心的粘度計算，可允許用戶自定義粘度數據。對油水混合物，有三種方法處理，即體積平均、API 14B、油水乳化（Woelflin模型、轉化點、乳化曲線）等。
（2）壓降(持液量)計算：
INPLANT包含35種工業(yè)標準的壓降（和兩相流持液量）計算模型，適合于各種類型的水平、垂直或傾斜管內的單相流和多相流計算，并能預測流體的流型。
一文帶你了解計算流體力學CFD及其應用領域 附計算流體力學基礎任玉新下載
計算流體力學的發(fā)展
計算流體動力學 (Computational Fluid Dynamics) 簡寫為CFD，經過半個世紀的迅猛發(fā)展，這門學科已經是相當的成熟了，一個重要的標志就是近幾十年來，各種CFD通用軟件的陸續(xù)出現，成為商品化軟件，服務于傳統(tǒng)的流體力學和流體工程領域，如航空、航天、船舶、水利等。隨著CFD通用軟件的性能日益完善，應用的范圍也不斷的擴大，在化工、冶金、建筑、環(huán)境等相關領域中也被廣泛應用。
現代流體力學研究方法包括理論分析，數值計算和實驗研究三個方面。這些方法針對不同的角度進行研究，相互補充。理論分析研究能夠表述參數影響形式，為數值計算和實驗研究提供了有效的指導；試驗是認識客觀現實的有效手段，驗證理論分析和數值計算的正確性；計算流體力學通過提供模擬真實流動的經濟手段補充理論及試驗的空缺。
更重要的是，計算流體力學提供了廉價的模擬、設計和優(yōu)化的工具，以及提供了分析三維復雜流動的工具。在復雜的情況下，測量往往是很困難的，甚至是不可能的，而計算流體力學則能方便的提供全部流場范圍的詳細信息。與試驗相比，計算流體力學具有對于參數沒有什么限制，費用少，流場無干擾的特點。出于計算流體力學如此的優(yōu)點，我們選擇它來進行模擬計算。簡單來說，計算流體力學所扮演的角色是：通過直觀地顯示計算結果，對流動結構進行仔細的研究。
計算流體力學在數值研究大體上沿兩個方向發(fā)展，一個是在簡單的幾何外形下，通過數值方法來發(fā)現一些基本的物理規(guī)律和現象，或者發(fā)展更好的計算方法；另一個則為解決工程實際需要，直接通過數值模擬進行預測，為工程設計提供依據。理論的預測出自于數學模型的結果，而不是出自于一個實際的物理模型的結果。
展開 無網格計算流體力學軟件NoGrid Points介紹
NoGrid Points軟件是基于有限點方法（FPM，Finite Pointset Method）的新一代無網格計算流體力學軟件，代表了流體數值仿真的最新發(fā)展方向。
NoGrid軟件由核心求解器Solver FPM、圖形用戶界面points、CAD接口CAD Compass以及第三方軟件接口等模塊組成。除了可以通過Compass直接建立流體計算域的幾何模型外，還包含了與各種主流CAD軟件的導入接口。
NoGrid軟件的不僅提供優(yōu)秀的圖形用戶界面，用戶還可以基于ASCII文本方式編輯計算模型，所有的操作均提供了對應的關鍵字，用戶可以通過自定義程序完全控制軟件的運行，并易于實現與其他軟件之間的集成。
FPM與傳統(tǒng)的數值方法（如有限元法、有限體積法、有限差分法等）最大的區(qū)別是無需進行微分方程離散所必需的網格劃分。FPM的點集（也叫點云）依據指定條件自動產生、移動、重新填充或是銷毀，點集的分布可以是任意的，如在整個求解域上均布，或是隨時間/幾何位置等而變化。
突破傳統(tǒng)CFD瓶頸
傳統(tǒng)有限元/有限體積法隨著應用范圍的擴展，其固有的一些缺陷也日益突出：在材料成形、高速碰撞、流固耦合等涉及特大變形的領域中，基于拉格朗日法的有限元網格可能產生嚴重的扭曲，甚至使得單元的雅可比行列式為負值，不僅在計算中需要網格重構，而且嚴重影響解的精度；對高速沖擊等動態(tài)問題，顯式時間積分的步長取決于有限元網格的最小尺寸，因而網格的扭曲將使得時間積分步長過小，大幅度增加了計算工作量。由于有限元近似基于網格，因此必然難于處理與原始網格線不一致的不連續(xù)性和大變形。網格重構不僅計算費用昂貴，而且損害計算精度。
FPM無網格方法采用基于點的近似，可以徹底或部分地消除網格，不需要網格的初始劃分和重構，不僅可以保證計算的精度，而且可以大大減小計算的難度。
展開 【免費資源】通用計算流體力學開源軟件code_saturne自學資料匯總
軟件各功能信息
包括code_saturne的數值方法、計算能力、網格靈活性、用戶體驗、各種模塊，可對code_saturne有更加詳盡的了解：
戳我
4. code_saturne用戶指南
code_saturne不同軟件版本對應的軟件使用手冊，其中包含安裝教程、用戶手冊、網頁資料（內含豐富的用戶自定義SRC腳本文件編寫的詳細介紹，包括變量物理含義，代碼編寫規(guī)則等）、理論手冊、studymanager工具的使用手冊（對于需要同時提交多個計算的用戶十分方便）、軟件開發(fā)指南（如何在code_saturne的求解器基礎上進行軟件開發(fā)）、用戶自定義腳本快速參考卡片：戳我
基本理論介紹手冊（Best Practice Guidelines），包括流體計算涉及的基本物理現象、網格生成、壁面單元尺寸的選擇、計算參數設置、計算失敗應對的方法以及如何開展結果分析的介紹：戳我
5. code_saturne案例練習教程
案例練習教程，包括簡化反應堆容器、熱力學計算、設置code_saturne /SYRTHES 進行流固耦合計算、 ALE 計算、在SALOME平臺中建立計算文件、粒子分散、使用拉格朗日方法模擬煤或生物質燃燒、流體機械轉子-定子的嚙合等案例：戳我
6. code_saturne用戶社區(qū)
交流論壇網址，使用code_saturne的文獻資料，salome_cfd用戶會議：戳我
7.
展開 全套資料領取丨計算流體力學軟件Cradle，電子/暖通CFD工程師墻裂安利
1.Cradle-熱流分析解決方案.pdf
- 計算流體力學在工程中的作用
- Cradle提供的熱流分析軟件及可選工具，整合了最新的前沿技術
① scSTREAM和HeatDesigner-擁有可靠的跟蹤記錄
② scFLOW和SC/Tetra-不斷發(fā)展的最新CFD解決方案
③ scPOST-在同一環(huán)境下對多物理場進行可視化
- PICLS幫助設計人員輕松實現PCB的熱仿真
- Optimus是以優(yōu)化和自動化為核心的仿真工具集成平臺
2.CFD Cradle聯合仿真案例集-更智能的多物理場CFD.pdf
本書闡明了當今流體工程所涉及的前沿解決方案，包括令人信服的案例研究，展示了CFD仿真幫助行業(yè)和公司進行創(chuàng)新的領域。
各行業(yè)的領導者和技術創(chuàng)新中心都在使用CFD解決方案來更好地理解、改進和驗證新設計或制定對策。本書中可以看到Panasonic，Boostheat，Analog Way，Goldwin和Stirling Aviation都在使用Cradle CFD仿真來幫助達到客戶的期望以符合政策法規(guī)。如今，CFD在一個不太令人注意的行業(yè)———環(huán)境和可持續(xù)性領域中扮演著重要角色：日本東海大學（Tokai University）十多年來一直使用CFD仿真來驗證，并多次獲獎的跨澳大利亞太陽能汽車設計。
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計算流體力學的發(fā)展
計算流體動力學（Computational Fluid Dynamics）簡寫為CFD，是20世紀60年代起伴隨計算科學與工程（Computational Science and Engineering, 簡稱CSE）迅速崛起的一門學科分支，經過半個世紀的迅猛發(fā)展，這門學科已經是相當的成熟了，一個重要的標志就是近幾十年來，各種CFD通用軟件的陸續(xù)出現，成為商品化軟件，服務于傳統(tǒng)的流體力學和流體工程領域，如航空、航天、船舶、水利等。隨著CFD通用軟件的性能日益完善，應用的范圍也不斷的擴大，在化工、冶金、建筑、環(huán)境等相關領域中也被廣泛應用。
現代流體力學研究方法包括理論分析，數值計算和實驗研究三個方面。這些方法針對不同的角度進行研究，相互補充。理論分析研究能夠表述參數影響形式，為數值計算和實驗研究提供了有效的指導；試驗是認識客觀現實的有效手段，驗證理論分析和數值計算的正確性；計算流體力學通過提供模擬真實流動的經濟手段補充理論及試驗的空缺。
更重要的是，計算流體力學提供了廉價的模擬、設計和優(yōu)化的工具，以及提供了分析三維復雜流動的工具。在復雜的情況下，測量往往是很困難的，甚至是不可能的，而計算流體力學則能方便的提供全部流場范圍的詳細信息。與試驗相比，計算流體力學具有對于參數沒有什么限制，費用少，流場無干擾的特點。出于計算流體力學如此的優(yōu)點，我們選擇它來進行模擬計算。簡單來說，計算流體力學所扮演的角色是：通過直觀地顯示計算結果，對流動結構進行仔細的研究。
計算流體力學在數值研究大體上沿兩個方向發(fā)展，一個是在簡單的幾何外形下，通過數值方法來發(fā)現一些基本的物理規(guī)律和現象，或者發(fā)展更好的計算方法；另一個則為解決工程實際需要，直接通過數值模擬進行預測，為工程設計提供依據。
展開 行業(yè)洞察 I 計算航空航天和計算流體力學的發(fā)展與未來
20 世紀 80 年代的 CFD
上個世紀 80 年代是 CFD 的繁榮時期，前期的基礎發(fā)展孕育了出色的軟件，政府實驗室、學術界和工業(yè)界乃至整個航空航天業(yè)都在 CFD 軟件開發(fā)中（主要是內部開發(fā)工作）做出了重要的貢獻（參見參考文獻 3 中的示例）。
而當時的計算流體力學方法主要是基于結構化的六面體網格，同時已經高度重視交付飛機性能數據。這些早期的工具還暴露了使 CFD 成為實用工具的一些障礙：復雜的幾何形狀、過多的網格劃分時間以及“圖形詛咒”，后者讓 CFD 獲得了一個具有貶義的昵稱：“多彩的流體動力學”。
20 世紀 80 年代中期，NASA 高級超級計算 (NAS) 部門（最初名為“數值空氣動力學模擬”）在 NASA Ames 研究中心成立，證明了 CFD 技術的巨大潛力，NAS 作為 CFD 開發(fā)的領導中心也同時聲名鵲起。
20 世紀 90 年代的 CFD
上個世紀九十年代，CFD 很大程度上已經過渡為商業(yè)化軟件服務（當然并沒有完全商業(yè)化）。截至 2015 年，CFD 的商業(yè)市場總收入就已超過 10 億美元4。
展開 
計算航空航天和計算流體力學的發(fā)展與未來
20 世紀 80 年代的 CFD
上個世紀 80 年代是 CFD 的繁榮時期，前期的基礎發(fā)展孕育了出色的軟件，政府實驗室、學術界和工業(yè)界乃至整個航空航天業(yè)都在 CFD 軟件開發(fā)中（主要是內部開發(fā)工作）做出了重要的貢獻（參見參考文獻 3 中的示例）。
而當時的計算流體力學方法主要是基于結構化的六面體網格，同時已經高度重視交付飛機性能數據。這些早期的工具還暴露了使 CFD 成為實用工具的一些障礙：復雜的幾何形狀、過多的網格劃分時間以及“圖形詛咒”，后者讓 CFD 獲得了一個具有貶義的昵稱：“多彩的流體動力學”。
20 世紀 80 年代中期，NASA 高級超級計算 (NAS) 部門（最初名為“數值空氣動力學模擬”）在 NASA Ames 研究中心成立，證明了 CFD 技術的巨大潛力，NAS 作為 CFD 開發(fā)的領導中心也同時聲名鵲起。
20 世紀 90 年代的 CFD
上個世紀九十年代，CFD 很大程度上已經過渡為商業(yè)化軟件服務（當然并沒有完全商業(yè)化）。截至 2015 年，CFD 的商業(yè)市場總收入就已超過 10 億美元4。
展開 流體工程師狂喜：用代理模型做流體力學計算
但結構流體不分家，不能厚此薄彼。
再分享個案例，用代理模型快速做流場計算。
案例背景是飛機的重要結構——機翼，飛機能否離地，是否省油，好不好控制，都要看機翼。
機翼的升力、阻力、升阻比等指標一直是CFD模擬中的?？?。機翼的形狀確定后，這些指標還會受到攻角、雷諾數的影響。
所以CFD仿真工程師常做一件事：對同一個機翼，重復地“變攻角——畫網格——計算——變雷諾數——畫網格——計算——變攻角...”
其中心酸，聞者流淚。
下面這個表格就是用CFD計算得到的結果，足足有700多行。
其中Alfa是攻角，Re是雷諾數，均為輸入值。Cl是升力系數，Cd是阻力系數，Cm是俯仰力矩系數，均為輸出值。
我們要做的，是基于這些數據得到一個代理模型。之后遇到新的攻角和雷諾數組合，就可以擺脫CFD，直接用代理模型計算了。
創(chuàng)建代理模型第一步，打開數據建模軟件DTEmpower。沒安裝的可到天洑軟件官網下載，安裝就自帶免費試用。
軟件啟動后，新建項目，導入數據表格。
然后創(chuàng)建流程，選擇專業(yè)模式。之后在畫布依次拖入數據讀取、空值處理、變量設定、數據清理AIOD以及數據分割節(jié)點。
數據清理的作用是給每組數據的風險值打個分，并剔除風險高的異常數據，防止影響建模精度。
數據分割節(jié)點的作用是把數據分成兩部分，分別用來做模型訓練和模型精度測試，默認按照3:1的比例分割。
數據處理之后，拖入模型訓練算法。因為不知道哪種算法合適，所以干脆拖入多個，同時訓練，訓練之后選個精度高的。
最后連線，表示數據傳遞。完整的工程界面長這樣↓，很漂亮。
注意，數據分割到模型對比這一條線，傳遞的數據應該是測試集，test data，而不是訓練集。
展開 計算流體力學 | 控制方程
內容結構指引
計算流體力學概述 | 流體力學的一些基本概念 | 流體力學的控制方程
粘性流動的控制方程（納維-斯托克斯方程） | 無粘流的控制方程（歐拉方程）
適合CFD的控制方程 | NS方程的無量綱化 | 簡化NS方程
主要名詞檢索
計算流體力學（CFD） | 離散化 | 連續(xù)介質假設 | 流動微團 | 控制體 | 流動模型 | 物質導數
當地導數 | 遷移導數 | 速度散度 | 拉格朗日描述 | 歐拉描述 | 控制方程 | 連續(xù)性方程 | 動量方程
能量方程 | 守恒型 | 非守恒型 | 納維-斯托克斯方程 | 歐拉方程 | 守恒型方程的向量形式
通向量 | 源項 | 解向量 | 無量綱量 | 特征量 | 無量綱化 | 定常流方程 | 不可壓流方程
邊界層方程 | 小擾動方程
計算流體力學概述
a. 定義
計算流體力學（CFD）是 通過數值方法求解流體力學控制方程，得到流場的離散定量描述，并以此預測流體運動規(guī)律的學科。
實際問題的流動控制方程復雜，解析解難以獲得，我們通常采用數值方法求解，值得一提的是，在計算機產生之前，數值方法已然產生。
離散化分為流場的離散化（網格生成）與方程的離散化（計算格式）
流體力學研究的三種方法
CFD與試驗相比各有千秋，CFD不能完全替代真實試驗
b. CFD常用方法
CFD常用方法
c.
展開 汽車開發(fā)中的空氣動力學及流體力學仿真
在產品許可方面，考慮到一些用戶并不是一直有仿真的需求，CD-adapco 推出了Power-On-Demand 許可方式，每個案例并不限制軟件內核的使用次數。而對優(yōu)化研究來說，客戶通常同時運行多個仿真任務。針對這種需求，CD-adapco 公司的Power Tokens 產品可以讓用戶運行一個大型仿真任務，也可以運行多個小的任務。
復雜性的處理
ESI 北美公司工程總監(jiān)Mark Doroudian 認為計算能力的提升使高保真CFD 的應用成為可能?！皩囕v周圍噪音仿真來說，我們在興趣區(qū)附近采用1-2mm 的網格單元尺寸，為了縮短周期時間，可以通過Linux 集群系統(tǒng)進行計算，”他表示。而對車輛周圍的流體結構仿真來說，網格劃分可以精確到5-10mm，最終模型可以包含8000 萬個單元，甚至更多，而這對今天的計算機來說也輕而易舉。
針對大多數車輛尺寸問題，包括造型及引擎蓋內流體力學仿真，ESI 通過OpenFOAM 軟件來實現。這是一款開源CFD 求解器，由OpenCFD 公司創(chuàng)建，由OpenFOAM 基金會發(fā)布。OpenFOAM 采用有限體積法， 主要用于求解控制自然流動的偏微分方程，如納維- 斯托克斯方程（Navier-Stokes equation）。Doroudian 指出汽車工程師采用OpenFOAM軟件用于多個系統(tǒng)的開發(fā)， 包括溫度控制、造型空氣動力學、飛行引發(fā)震動聲學， 以及發(fā)動機相關系統(tǒng)開發(fā)，比如進氣和排氣歧管設計及燃燒仿真。
高保真CFD 仿真之所以得到廣泛應用，主要得益于計算機領域多核處理器計算能力的提高。用戶甚至開始運行那些涉及大量運算、不穩(wěn)定且隨時間變化的流體力學設計方案。據Doroudian 表示，因為大多數許可模型涉及的費用與處理器的數量是成正比的，一些較大的問題需要幾百個同步運行的處理器，費用往往非常昂貴。
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