計算流體力學主要有以下幾個主要問題大家比較關心1.關於瞬態計算的問題2.關於建模的問題3.關於網格化的問題4.關於動畫顯示的問題5.關於交變載荷的問題一、關於第一個問題的解答:計算瞬態設置參數與穩態不同,主要設置的參數爲:1.FLDATA1,SOLU,TRAN,1設置爲瞬態模式2.FLDATA4,TIME,STEP,0.02,自定義時間步時間間隔0.02秒3.FLDATA4,TIME,TEND,0.1,設置結束時間0。
1秒4.FLDATA4,TIME,GLOB,10,設置每個時間步多少次運算5.fldata4a,time,appe,0.02設置記錄時間間隔6.SET,LIST,2查看結果7.SET,LAST設爲最後一步8.ANDATA,0.5,,2,1,6,1,0,1動態顯示結果以上爲瞬態和穩態不同部分的設置和操作,特別是第五步。
爲了動態顯示開始到結束時間內氣流組織的情況,還是花了我們很多時間來找到這條命令。
如果你是做房間空調送風計算的,這項對你來說非常好,可以觀察到從開空調機到穩定狀態的過程。
二.關於建模的問題大家主要關心的建模問題是模型的導入和導出,及存在的一些問題。
這些問題主要體現在:1.AUTOCAD建模導出後的格式與ANSYS相容的只有SAT格式。
PROE可以是IGES格式或SAT格式。
當然還有其他格式,本人使用的限於正版軟體,只有上述兩種格式。
SAT格式可由PROE中導出爲IGES格式。
ANSYS默認的導入模型爲IGES格式的圖形模型。
2.使用AUTOCAD一般繪製介面比較複雜的拉伸體非常方便。
如果是不規則體,用PROE和ANSYS都比較方便,當然本人推薦用ANSYS本身的建模功能。
對於PROE,因爲它的功能強大,本人推薦建立很複雜的模型如變截面不規則曲線彎管(如血管)。
3.導入過程中會出現默認選項和自定義選項,一般本人推薦使用自定義選項,以避免一些操作帶來的問題。
有時出現顯示只有線而沒有面顔色的問題,可以用命令:/FACET,NORML來解決這個問題。
三.關於網格化的問題。
網格化對結果影響很大,如果網格化不合理,出現的結果會不準確,或者計算時不收斂。
更甚者,網格數量太大,減慢求解速度。
對計算流體力學來說,實際應用中三維問題偏多,計算量一般非常大,由於ANSYS採用的是有限元,所以同有限差分比較來說,收斂慢,記憶體需要量大。
但這並不是說水平不如有限差分的流體計算軟體。
ANSYS的計算結果直觀性較好,特別對渦流的處理很形象很準確(其他軟體往往看不到該有的渦流,給人的感覺太粗糙)。
當然對於稍大的模型,就有點力不從心的感覺。
首先運行前合理設置記憶體需求量,充分估計本人電腦的計算能力,本人不願意看到黃牛拉火車的現象(可能拉不動)。
合理劃分網格可以大大節省機時,還可以避免自動網格劃分中帶來的過度疏密。
本人建議首先採用手動設置的網格劃分,可以大大減少網格數量。
對於長大模型,推薦採用比例長度縮小模型,網格化後再比例放大(因爲四面體網格不能使用SWEEP)。
對於小尺寸或者風口位置,應該盡可能地加密,可以很好的實現收斂。
網格化有很多技巧,需要在實踐中自己摸索。
四.動畫顯示在計算完後,我們最關心的是是用圖形方式查看計算的結果,當然最好是動畫顯示(如粒子流),可以非常形象地顯示分析後的效果。
ANSYS提供了這方面的強大功能,我們常用的有以下幾種:1.切片2.粒子流ANFLOW,10,0,,,1.03840361777,0.375E-02,0.2下面是切片顯示設置的命令流:/TYPE,1,88指的是Q-SLICE Z_BUFFER/CPLANE,1當前工作面WORKSPACE!……PLNSOL,V,SUM,0,PLNSOL爲查看雲圖如果是粒子流,則命令爲:TRPOIN,P51X,P51X在工作面上定義多個跟蹤點。
ANFLOW,10,0,,,1.03840361777,0.375E-02,0.2通過跟蹤點的離子流線對於三維粒子流,如果設置爲切片模式,切片會遮擋流線,所以應該設置爲:TRPOIN,P51X,P51X在工作面上定義多個跟蹤點/GRAPHICS,POWER/TYPE,1,0消隱類型/CPLANE,0正常視圖/SHADE,1,1ANFLOW,10,0,,,1.03840361777,0.375E-02,0.2通過跟蹤點的離子流線以上各項的功能表位置爲:1. Main功能表下的General PostProc子功能表plot result功能表下flow trace\Defi Trace PT+。
2. Utility功能表plotctrls子功能表下style\hidden-line options\下,/TYPE設置爲nohidden;/CPLANE設置爲nomal to view。
ANSYS未提供切片的動態顯示,如果你的結果顯示速度可以的話,編寫一個程式可以實現切片的動畫。
其中的一個迴圈命令流見下:WPOF,,,.1步進量爲0.1PLNSOL,V,SUM,0顯示向量切片/WAIT,0.1暫停0.1秒只要控制開始到結束的步數,用迴圈操作來實現。
本人用VB編寫了一個生成移動的命令流,運行時輸入移動方向和移動距離、步進量、暫停時間,確定後生成兩個巨集檔案(向前和返回)。
在程式中調用即可。
CFD——计算流体动力学,因历史原因,国内一直称之为计算流体力学。
其结构为:提出问题——流动性质(内流、外流;层流、湍流;单相流、多项流;可压、不可压……),流体属性(牛顿流体:液体、单组分气体、多组分气体、化学反应气体;非牛顿流体)分析问题——建模——N-S方程(连续性假设),Boltzmann方程(稀薄气体流动),各类本构方程与封闭模型。
解决问题——差分格式的构造/选择,程序的具体编写/软件的选用,后处理的完成。
成果说明——形成文字,提交报告,赚取应得的回报。
CFD实现过程:1.建模——物理空间到计算空间的映射。
主要软件:二维:AutoCAD:大家不要小看它,非常有用。
一般的网格生成软件建模都是它这个思路,很少有参数化建模的。
相比之下AutoCAD的优点在于精度高,草图处理灵活。
可以这样说,任何一个网格生成软件自带的建模工具都是非参数化的,而对于非参数化建模来说,AutoCAD应该说是最好的,毕竟它发展了很多很多年!三维:CATIA:航空航天界CAD的老大,法国人的东西,NB,实体建模厉害,曲面建模独步武林。
本身可以生成有限元网格,前几天又发布了支持ICEM-CFD的插件ICEM-CFD CAA V5。
有了它和ICEM-CFD,可以做任何建模与网格划分!UG:总觉得EDS脑袋进水了,收了I-deas这么久了,也才发布个几百M的UG NX 2.0,还被大家争论来争论去说它如何的不好用!其实,软件本身不错,大公司用得也多,可是就这么打市场,早晚是走下坡路。
按CAD建模的功能来说它排不上第一,也不能屈居第二,尤其是加上了I-DEAS更是如虎添翼。
现在关键是看市场了。
Solidworks:这哥们讲的是实用主义,中端CAD软件它绝对是老大,Solidedge功能是不比它差,但是Solidworks的合作伙伴可能是SE的十几倍,接口也比SE多很多,要是你,你会选哪个?Autodesk Inventor也只能算是中端软件,目前说来,我是处于观望态度,看发展再决定。
总之,Solidworks目前的发展如日中天,合作伙伴多如牛毛。
用起来极其顺手(呵呵,我的手,其它兄弟的我不知道)。
这里极力向大家推荐的是ICEM-CFD DCI FOR Solidworks!有了这个东西画个全机网格也就个把天!Pro/E:不好评价,参数化建模的老祖,目前却也当不了老大。
看到它我就觉得不爽,一大把年纪了还只能混在中小企业。
一个月发布一个新版本,我就愣没看出哪里新了,BUG倒是一个比一个多。
界面看起来也觉得别扭(一家之言,兄弟们别扔鸡蛋)。
MDT、Inventor:Autodesk啥都搞,毕竟积累了多年资本,有钱就有发展,大家还是多多支持一下吧。
以上按功能排列(个人意见)。
2.网格划分——连续空间的离散化。
主要软件:ICEM-CFD(Ansys Inc):最NB的网格划分软件,主要四个模块:Tetra(水帄最高)、Hexa(用起来方便)、Global(难得的笛卡尔网格划分软件)、AutoHexa(算是垃圾,有那么一点点用处)。
接口贼多,几乎支持所有流行的CFD软件!!!使用方便,一个月内可以学会,两个月就可以针对课题努力了。
这个软件还有后处理模块Visual3,但是目前说来还没有听过哪个兄弟用过,我也没用过。
Gridgen(Poinwise Inc):你要学习网格理论,用它比较好,你要和它一起来完成网格,不能靠它自动给你个复杂网格。
结构网格划分很好。
帮助文档有些标新立异了,很多术语就是难为大家这些入门级别的,实体不叫实体,它非得说是Database,何必呢!Gambit(Fluent Inc):好学、好用。
就是要拖着一个Exceed当靠山,功能强大。
但是占用内存比较多,常常会跑死机(不是个别的问题)。
目前最新版本2.1.6,功能不见多大改善,导入几何仍然需要手动修复。
CFX-build(Ansys Inc):基于Patran的非结构网格划分软件,会Patran就会它!功能自不用说,Patran有多猛,搞FEA/CAE的兄弟都知道。
CFD-Geom(CFDRC Inc):好学,不过有些概念要仔细领会,最好是对拓扑与网格结构、类型比较熟悉。
Patran(Msc Inc)、Hypermesh(Altair Inc):这两个不说了FEA方面的猛将,CFD也可以借鉴。
以上按功能和在CFD领域的适用范围分类。
3。
求解器——差分方程的求解。
主要软件:Fluent:不可压流动的优秀求解器,可压流动求解稍差,市场做得好,用的人多。
非结构网格求解器。
它不是最好的,但是是最通用的,具体还是要看你的问题。
帮助文档我已经全部翻译了。
CFX5.x:相当于Fluent的分离求解器,Ma<2有效。
基于非结构网格。
没啥好说的,优点找不到,缺点也没什么。
CFX4.x:化学反应和多项流结构网格求解器,不了解,大家可以补充Star-CD:源于英国,日本也搞,我不喜欢有日本人的气味!西交大用得比较多。
Phoenics:英国佬的,由于决策上的失误(网格处理方面的决策),目前仍在低谷,功能强大,但使用不方便,前处理太差。
CFDRC:我最喜欢的求解器,功能比前面所有加起来的都多,解决问题极其广泛,缺点是接口较差,帮助文档有些做得较为马虎,错别字,错误的公式较多,要看懂它需要一定的基础。
Cosmos Floworks:Solidworks的一个插件,真是委屈它了,这世道美女都找有钱的主,它找的是Solidworks,和其它求解器相比,它是花瓶。