CFD分析的基本步骤
(2014-10-15 21:27:26)| 标签: cfd流体力学fluent | 分类: CFD计算 | 
1.确定模型目标
1.1 寻找什么样的结果,并且怎样使用?
a. 模型选择是怎样的?
b. 在分析中包含怎样的物理模型?
c. 必须做怎样的假设?
d. 可以做怎样的假设?
e. 是否要求独特的模拟能力?
是否使用用户自定义方程(user-defined functions,UDF,基于C语言)
1.2 要求怎样的精度?
1.3 需要多快的速度?
1.4 如果将完整物理系统中的一段分离出来?
1.5 计算区域的开始与结束?
a. 是否有边界的边界条件的信息?
b. 边界条件类型是否与信息适应?
c. 能否将区域拓展至合理数据的存在点?
1.6 是否能近似为2D或对称问题?
 
2、建立模型的几何形式并划分网格
ANSYS FLUENT使用非结构网格划分来减少建立网格时所用的时间,来简化物理模型和划分生成的过程,来允许必能处理的常规的,复合块结构化划分更复杂的物理模型,并且使你适应划分来解决流域特性。ANSYS FLUENT也可以使用body-fitted,block-structured划分(如,这些在ANSYS FLUENT 4和许多其他的CFD求解器中使用)。ANSYS FLUENT很适合处理2D中 triangular和quadrilateral元素,以及3D中的tetrahedral, hexahedral, pyramid, wedge, 和polyhedral 元素(或这些的复合)。这个灵活性允许用户选择最适合特别应用的划分拓扑,如在User's Guide中描述的。
在ANSYS FLUENT中你可以改装所有形状的网格(除了多面体)来在流域中处理大梯度,但你必须在求解器外,总生成原始划分(不管使用的元素形式),或者存在划分导入过滤器的CAD系统。
当生成一个划分时,应该考虑接下来问题:
2.1 是否可以使用ANSYS产品获得,如CFX,ANSYS Icepak,或者Airpak?
2.2 需要使用quad/hex划分,还是tri/tet划分或混合划分
a. 几何外形和流动的复杂性?
b. 是否需要非保角接口?
2.3 在每个区域中网格划分度如何?
a. 分辨率是否对几何形式是有效的?
b. 是否可用高梯度预测区域?
c. 是否使用自适应来增加分辨率?
2.4 是否有有效的计算内存?
a. 需要多少单元?
b. 需要多少模型?
 
3.设置求解与物理模型
对于给定的问题,需要:
3.1 导入与检查mesh
3.2 选择数值求解(如:density based, pressure based, unsteady等)
3.2 选择合适的物理模型
Turbulence, combustion, multiphase, 等
3.3 定义材料特性
a. 流体
b. 固体
c. 混合
3.4 描述操作条件
3.5 在所有边界区域描述边界条件
3.6 提供初始解
3.7 设置求解控制
3.8 设置收敛监视器
3.9 初始化流体域
4. 计算和监控解
4.1 离散化的保守方程是迭代求解的
大量的迭代通常要求到达收敛解
4.2 当满足以下条件时,达到收敛:
a. 一个迭代步到下一个迭代步的解变量的变化是可以忽略的
残差提供了观察这个趋势的工具
b. 达到了整个合适的保护
4.3 收敛解的精度取决于:
a. 物理模型的适合性和精确性
b. 网格划分的分辨率和独立性
c. 问题设置
5. 检查并存储结果
检查结果来回顾求解并且提取出有用的数据
5.1 可以使用可视化工具来回答以下问题:
a. 整个的流动模式是什么?
b. 有没有分离?
c. 震动,剪切层来自何方?
d. 是否解决了关键的流动特性?
5.2 可以使用数值报告工具计算以下定量结果:
a. 力和动量
b. 平均传热系数
c. 面和体的积分量
d. 通量平衡
6. 校正模型
一旦模型收敛,当分析结果的时候,应该考虑以下问题:
6.1 物理模型是否合适?
a. 流动是否是湍流?
b. 流动是否非稳态?
c. 是否有可压缩性的影响?
d.
是否有3D的影响? 
6.2 边界条件是否正确?
a. 计算区域是否足够大?
b. 边界条件是否合适?
c. 边界值是否合理?
6.3 划分是否适当?
a. 划分是否适于改善结果?
b. 求解是否随着适应性改变,或者求解网格是否独立?
c. 是否需要改善边界分辨率?

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