ANSYS-FLUENT培训教材终极版PPT课件.ppt

ANSYS FLUENT 培训教材 第一节：CFD简介 安世亚太科技（北京）有限公司 什么是 CFD? CFD是计算流体动力学（Computational fluid dynamics）的缩写，是预测流体流动、传热传质、化学反应及其他相关物理现象的一门学科。CFD一般要通过数值方法求解以下的控制方程组 质量守恒方程 动量守恒方程 能量守恒方程 组分守恒方程 体积力 等等 CFD 分析一般应用在以下阶段: 概念设计 产品的详细设计 发现问题 改进设计 CFD分析是物理试验的补充，但更节省费用和人力。 CFD如何工作? ANSYS CFD 求解器是基于有限体积法的 计算域离散化为一系列控制体积 在这些控制体上求解质量、动量、能量、组分等的通用守恒方程 偏微分方程组离散化为代数方程组 用数值方法求解代数方程组以获取流场解 Fluid region of pipe flow is discretized into a finite set of control volumes. Equation Variable Continuity 1 X momentum u Y momentum v Z momentum w Energy h * FLUENT control volumes are cell-centered (i.e. they correspond directly with the mesh) while CFX control volumes are node-centered Unsteady Convection Diffusion Generation CFD 模拟概览 问题定义 确定模拟的目的 确定计算域 前处理和求解过程 创建代表计算域的几何实体 设计并划分网格 设置物理问题（物理模型、材料属性、域属性、边界条件 …） 定义求解器 （数值格式、收敛控制 …） 求解并监控 后处理过程 查看计算结果 修订模型 Problem Identification Define goals Identify domain Pre-Processing Geometry Mesh Physics Solver Settings Solve Compute solution Post Processing Examine results Update Model 1. 定义模拟目的 你希望得到什么样的结果（例如，压降，流量），你如何使用这些结果？ 你的模拟有哪些选择？ 你的分析应该包括哪些物理模型（例如，湍流，压缩性，辐射）？ 你需要做哪些假设和简化？ 你能做哪些假设和简化（如对称、周期性）？ 你需要自己定义模型吗？ FLUENT使用UDF，CFX使用 User FORTRAN 计算精度要求到什么级别？ 你希望多久能拿到结果？ CFD是否是合适的工具？ Problem Identification Define goals Identify domain 2. 确定计算域 如何把一个完成的物理系统分割出来？ 计算域的起始和结束位置 在这些位置你能获得边界条件吗？ 这些边界条件类型合适吗？ 你能把边界延伸到有合适数据的位置吗？ 能简化为二维或者轴对称问题吗？ Problem Identification Define goals Identify domain Domain of Interestas Part of a LargerSystem (not modeled) Domain of interestisolated and meshedfor CFD simulation. 3. 创建几何模型 你如何得到流体域的几何模型？ 使用现有的CAD模型 从固体域中抽取出流体域？ 直接创建流体几何模型 你能简化几何吗？ 去除可能引起复杂网格的不必要特征（倒角、焊点等） 使用对称或周期性？ 流场和边界条件是否都是对称或周期性的？ 你需要切分模型以获得边界条件或者创建域吗？ Solid model of a Headlight Assembly Pre-Processing Geometry Mesh Physics Solver Settings 4. 设计和划分网格 计算域的各个部分都需要哪种程度的网格密度？ 网格必须能捕捉感兴趣的几何特征，以及关心变量的梯度，如速度梯度、压力梯度、温度梯度等。 你能估计出大梯度的位置吗？ 你需要使用自适应网格来捕捉大梯度吗？ 哪种类型的网格是最合适的？ 几何的复杂度如何？ 你能使用四边形/六面体网格，或者三角形/四面体网格是否足够合适？ 需要使用非一致边界条件吗？ 你有足够的计算机资源吗？ 需要多少个单元/节点？ 需要使用多少个物理模型？ Pyramid P