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1、13.商业计算流体力学软件,班级：研究生2012,13.商业计算流体力学软件,内容提要,计算流体力学 CFD,PHOENICS,有限体积法开放性CAD接口应用广算例多,CFX,前处理模块:ICEM CFD基于有限元法的有限体积法旋转机械,STAR-CD,集成了前处理、求解器、后处理模块非结构化网格求解器 复杂区域的适应性好汽车工业,FIDAP,Fluid Dynamics Analysis Package有限元法流固耦合,Velocity contour plot,Airpak,模拟通风系统的空气流动、空气品质、传热、污染和舒适度快速建模 准确求解 易学易用,Fluent,功能最全、使用最广基
2、于有限体积法提供非常灵活的网格特性多种边界条件用C语言编写用户界面可以被自定义、优化和扩展前处理软件：GAMBIT ICEM-CFD,FLUENT历史,2008年6月6起，ANSYS CFD 12.0 发布,关于ANSYS CFD,FLUENT12和以前的版本相比功能进一步增强。FLUENT12的流固耦可以直接读入结构分析软件（ANSYS、ABAQUS、NASTRAN、PATRAN、IDEAS）的模型文件，并直接将流场的数据插值到结构模型中。因此，新版本的FLUENT不需要借助任何第三方软件就可以完成工程上常用的单向流固耦合。在FLUENT12中，已经加入了原来CFX软件中特有的转捩模型，提供
3、最恰当、最丰富的物理模型库。FLUENT12在并行方面也有很大改进，目前可以处理数目达到7亿网格的模型，同时多机之间分配网格更快速，并行时读写速度更快。FLUENT12在求解器的稳定性方面有了很大的改进，并提供了更强的后处理能力，全面提升了Fluent软件的功能。FLUENT12除了继承FLUENT固有的菜单界面以外，也融合了ANSYS系列软件的用户界面特色，增加了工具栏、模型树和图形界面，使用起来更加方便。,关于ANSYS CFD,ANSYS CFD 13.0:将采用CutCell 网格技术，这是一种对复杂三维几何自动生成以六面体为主的通用网格技术；并且，虚拟边劈分技术，将让用户通过手工操作
4、产生更均匀或更易控制的网格。ANSYS 方面技术专家还表示：“ANSYS 13.0 包括许多新的改进的湍流模型，能够更精确的捕捉物理现象。同时网格替换和重新划分功能可以用更好的网格质量来提高计算精度。此外，ANSYS 13.0 增加了一些多相流模型，能满足用户更多的需求，并提供了更大的可信度和精度”。,2011年3月7日起，ANSYS CFD 13.0 新产品发布,Fluent软件构成,Fluent作为一个求解器，提供的功能：导入网格模型、选择物理模型、施加边界条件和设置材料特性、求解和后处理。支持Gambit、Tgrid、prePDF、GeoMesh及其他CAD/CAE软件包。,Fluent
5、计算结果,Fluent工程实例,Fluent工程实例,Fluent工程实例,Fluent工程实例呼吸过程,RNG k 模型模拟的风压系数云图及流线,SST k-模型模拟的风压系数云图及流线,Fluent工程实例建筑后台阶,Fluent适应对象,用非结构自适应网格求解2D或3D区域内的流动；不可压或可压流动；稳态或瞬态分析；无粘、层流和湍流；牛顿流体或非牛顿流体；热、质量、动量、湍流和化学组分的体积源项模型；各种形式的热交换，自然/强迫/混合对流、辐射热传导；惯性（静止）坐标系或非惯性（旋转）坐标系模型；多重运动参考系，滑动网格界面，转子定子相互作用的动静结合模型；,化学组分的混合与反应模型，包
6、括燃烧子模型和表面沉积反应模型；粒子、水滴、气泡等离散项的运动轨迹计算，与连续项的耦合计算；相变模型（如熔化或凝固）；多相流；空化流；多孔介质中的流动；用于风扇、泵及热交换器的集总参数模型；复杂外形的自由表面流动。,Fluent使用的文件类型,Grid（网格文件）.Msh节点坐标及节点之间的连接性关系；Case（案例文件）.cas网格、边界条件、解的参数、用户界面和图形环境的信息；Data（数据文件）.dat:各网格单元的流场值及收敛的历史记录（参差值）；,Fluent分析方案,1.决定CFD目标；2.选择计算模型；3.选择物理模型；4.决定求解过程。,Fluent求解步骤,1.使用网格；2.
7、选择求解器及运行环境；3.确定计算模型；4.设置材料特性；5.设置边界条件；6.调整用于控制求解的参数；7.开始求解；8.保存、显示、改善求解结果。,Fluent操作界面,弯管混合模拟,在Workbench中建立模拟工程,建立分析文件目录：如ElbowMixer。打开ANSYS13.0Workbench。双击Fluid Flow（FLUENT）形成新的FLUENT流体分析系统。,在DesignModeler中创建几何体,In the ANSYS Workbench Project Schematic,double-click the Geometry cell in the Fluid Flo
8、w（FLUENT）analysis system.This displays the ANSYS DesignModelerapplication.,创建几何体,Create a new plane by selecting YZPlane from the Tree Outline,then clicking New Plane from the Active Plane/Sketch toolbar,near the top of the ANSYS Workbenchwindow.Selecting YZPlane first ensures that the new plane is
9、based on the YZPlane.,创建几何体,In the Details View for the new plane(Plane4),set Transform1(RMB)to Offset Global X,and set the Value of the offset to-8in.,创建管道,指定流体区域,关闭DesignModeler,划分网格,命名各种边界,设置大管道进口：用 选择大管道进口面；点击右键，选择Creat Named Selection选项。命名为：velocity-inlet-large。,设置其他边界,小管道进口（velocity-inlet-smal
10、l）出口（pressure-outlet）对称面（symmetry）,设置网格划分参数,在OutlineProjectModel(A3)选择Mesh；在Size中设置Use Advanced Size Function为On:Curvature;在Inflation中设置Use Automatic Tet Inflation为Program Controlled。,生成网格,在Outline中右键选中Mesh，选择Update。,启动Ansys Fluent,通用设置,改变单位,检查网格质量,设置求解模型,设置流体性质,设置求解区域,设置边界条件,小进口边界条件,出口边界条件,监控器设置,初始控制参量,求解质量检查,实施计算,结果分析,打开后处理工具,双击Results。,
