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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 functionsUDF,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-fittedblock-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 triangularquadrilateral元素,以及3D中的tetrahedral hexahedral pyramid wedge 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。

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CFXANSYS 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

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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