fluent怎么看网格数量结构网格做动网格时,应该选用动网格里的哪些模型

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Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包,在美国的市场占有率为60%,凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能,在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。
fluent软件简介
Fluent算例
商业软件FLUENT,是通用CFD软件包,用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。目前与FLUENT配合最好的标准网格软件是ICEM。FLUENT系列软件包括通用的CFD软件FLUENT、POLYFLOW、FIDAP,工程设计软件FloWizard、FLUENT for CATIAV5,TGrid、G/Turbo,CFD教学软件FlowLab,面向特定专业应用的ICEPAK、AIRPAK、MIXSIM软件等。
FLUENT软件包含基于压力的分离求解器、基于密度的隐式求解器、基于密度的显式求解器,多求解器技术使FLUENT软件可以用来模拟从不可压缩到高超音速范围内的各种复杂流场。FLUENT软件包含非常丰富、经过工程确认的物理模型,由于采用了多种求解方法和多重加速收敛技术,因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的技术及成熟的物理模型,可以模拟高超音速流场、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工等复杂机理的流动问题。
FLUENT软件的动网格技术处于绝对领先地位,并且包含了专门针对多体分离问题的六自由度模型,以及针对发动机的2.5D动网格模型。
POLYFLOW是基于有限元法的CFD软件,专用于粘弹性材料的层流流动模拟。它适用于塑料、树脂等高分子材料的挤出成型、吹塑成型、拉丝、层流混合、涂层过程中的流动及传热和化学反应问题。
FloWizard是高度自动化的流动模拟工具,它允许用户进行设计及在产品开发的早期阶段迅速而准确地验证设计。它引导用户从头至尾地完成模拟过程,使模拟过程变得非常容易。
FLUENT for CATIAV5是专门为CATIA用户定制的CFD软件,将FLUENT完全集成在CATIAV5内部,用户就像使用CATIA其他分析环境一样使用FLUENT软件。
G/Turbo是专业的叶轮机械网格生成软件。
AIRPAK是面向HVAC工程师的CFD软件,并依照ISO7730标准提供舒适度、PMV、PPD等衡量室内外空气质量(IAQ)的技术指标。
MIXSIM是专业的搅拌槽CFD模拟软件。
除FLUENT外,常用的CFD软件及相关仿真软件还有专业三维流场分析软件——CFX、三维CFD快速求解器——CART3D、流体系统仿真、设计与优化平台——Flowmaster、专业的离散元仿真分析软件——EDEM等,专业的多相流求解软件——。
fluent软件特点
FLUENT软件具有以下特点:
FLUENT软件采用基于完全非结构化的有限体积法,而且具有基于网格节点和网格单元的梯度算法;
定常/非定常流动模拟,而且新增快速非定常模拟功能;
Fluent 前处理网格划分
FLUENT软件中的动/变形主要解决边界运动的问题,用户只需指定初始网格和运动壁面的边界条件,余下的网格变化完全由解算器自动生成。变形方式有三种:弹簧压缩式、动态铺层式以及局部网格重构。其局部网格重构是FLUENT所独有的,而且用途广泛,可用于、变形较大问题以及物体运动规律事先不知道而完全由流动所产生的力所决定的问题;在FLUENT17.0之后,新增加了嵌套网格功能。
FLUENT软件具有强大的网格支持能力,支持界面不连续的网格、混合网格、动/变形网格以及滑动网格等。值得强调的是,FLUENT软件还拥有多种基于解的网格的自适应、动态自适应技术以及动网格与网格动态自适应相结合的技术;
FLUENT软件包含三种算法:非耦合隐式算法、耦合显式算法、耦合隐式算法,是商用软件中最多的;
FLUENT软件包含丰富而先进的湍流模型,使得用户能够精确地模拟无粘流、层流、。湍流模型包含Spalart-Allmaras模型、k-ω模型组、k-ε模型组、雷诺应力模型(RSM)组、大涡模拟模型(LES)组以及最新的分离涡模拟(DES)和V2F模型等。另外用户还可以定制或添加自己的湍流模型;
适用于、非牛顿流体;
含有强制/自然/混合对流的热传导,固体/流体的热传导、辐射;
化学组份的混合/反应;
流模型,欧拉多相流模型,混合多相流模型,颗粒相模型,空穴两相流模型,湿蒸汽模型;
融化溶化/凝固;蒸发/冷凝相变模型;
离散相的跟踪计算;
非均质渗透性、惯性阻抗、固体热传导,多孔介质模型(考虑多孔介质压力突变);
风扇,散热器,以热交换器为对象的集中参数模型;
惯性或非惯性坐标系,复数基准坐标系及滑移;
动静翼相互作用模型化后的接续界面;
基于精细流场解算的预测流体噪声的声学模型;
质量、动量、热、化学组份的体积源项;
丰富的物性参数的数据库;
模块主要模拟电磁场和导电流体之间的相互作用问题;
连续纤维模块主要模拟纤维和气体流动之间的动量、质量以及热的交换问题;
高效率的功能,提供多种自动/手动分区算法;内置MPI并行机制大幅度提高并行效率。另外,FLUENT特有动态负载平衡功能,确保全局高效并行计算;
FLUENT软件提供了友好的用户界面,并为用户提供了二次开发接口(UDF);
FLUENT软件采用C/C++语言编写,从而大大提高了对计算机内存的利用率。
在CFD软件中,Fluent软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。Fluent的软件设计基于"CFD计算机软件群的概念",针对每一种流动的物理问题的特点,采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。由于囊括了Fluent Dynamical InternationalPolyFlow和Fluent Dynamical International(FDI)的全部技术力量(前者是公认的在黏弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司 ),因此Fluent具有以上软件的许多优点。
fluent优点
包括各种优化物理模型,如计算流体流动和热传导模型 (包括自然对流、定常和非定常流动,层流,,,不可压缩和可压缩流动,周期流,旋转流及时间相关流等 ) ;辐射模型,相变模型,离散相变模型,模型及化学组分输运和反应流模型等。
适用范围广,FLUENT含有多种传热燃烧模型及模型,可应用于从可压到不可压、从低速到高超音速、从单相流到多相流、化学反应、燃烧、气固混合等几乎所有与流体相关的领域;
Fluent将不同领域的计算软件组合起来,成为CFD计算机软件群,软件之间可以方便地进行数值交换,并采用统一的前、后处理工具,这就省却了科研工作者在计算方法、编程、前后处理等方面投入的重复、低效的劳动,而可以将主要精力和智慧用于物理问题本身的探索上。
稳定性好精度高
对每一种物理问题的流动特点,有适合它的数值解法,用户可对显式或隐式差分格式进行选择,以期在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳。经过大量算例考核,同实验符合较好;可达二阶精度。
fluent模块组成
fluent前处理软件
早期的Fluent只是一个求解器,还需要专门的前处理网格划分软件来输出网格。其中ANSYS公司的ICEM CFD
进行网格划分,其功能十分强大。另外,诸如,,,等前处理软件均能输出fluent支持的网格文件。另外,在fluent被ansys收购之后,ansys将tgrid模块集成到了fluent中,因此fluent目前也具有划分网格的功能了。
fluent求解器
Fluent ——基于非结构化的通用CFD求解器,针对非结构性网格模型设计,是用有限元法求解不可压缩流及中度可压缩流流场问题的CFD软件。可应用的范围有、热传、化学反应、混合、旋转流(rotating flow)及震波(shocks)等。在涡轮机及推进都有相当优秀的结果,并且对模型的快速建立及shocks处的格点调适都有相当好的效果。
——基于有限元方法的通用CFD求解器,为一专门解决科学及工程上有关流体力学传质及传热等问题的分析软件,是全球第一套使用有限元法于CFD领域的软件,其应用的范围有一般流体的流场、的问题、、非流流场、热传、化学反应等等。FIDAP本身含有完整的前后处理系统及流场数值分析系统。对问题整个研究的程序,数据输入与输出的协调及应用均极有效率。
Polyflow——针对粘弹性流动的专用CFD求解器,用有限元法仿真聚合物加工的CFD软件,主要应用于塑料射出成形机,挤型机和吹瓶机的模具设计。
——针对搅拌混合问题的专用CFD软件,是一个专业化的前处理器,可建立搅拌槽及混合槽的几何模型,不需要一般计算流力软件的冗长学习过程。它的图形人机接口和组件数据库,让工程师直接设定或挑选搅拌槽大小、底部形状、折流板之配置,叶轮的型式等等。MixSim随即自动产生3维网络,并启动FLUENT做后续的模拟分析。
——专用的热控分析CFD软件,专门仿真电子电机系统内部气流,温度分布的CFD分析软件,特别是针对系统的散热问题作仿真分析,藉由模块化的设计快速建立模型。
fluent后处理器
Fluent求解器本身就附带有比较强大的后处理功能。另外,Tecplot也是一款比较专业的后处理器,可以把一些数据可视化,这对于数据处理要求比较高的用户来说是一个理想的选择。
fluent动网格
.ANSYS论坛[引用日期]
.百度[引用日期]
王瑞金, 张凯, 王刚。 Fluent 技术基础与应用实例 [M]. 北京: 清华大学出版社, 2007
清除历史记录关闭【Fluent案例】22:动网格-学路网-学习路上 有我相伴
【Fluent案例】22:动网格
来源:QQ快报 &责任编辑:小易 &
本案例利用Fluent的动网格功能仿真计算封闭容器内旋转叶片运动下流场分布。本案例的目的仅为动网格设置演示。案例计算域模型如图所示。容器直径120 mm,三个叶片的中心均匀分布在距离圆心40 mm的圆周上,叶片长20 mm,宽2 mm,旋转速度40 RPM。1几何模型本案例几何采用外部导入方式加载。也可以按照几何尺寸创建模型。启动Workbench,加载模块Fluid Flow(Fluent)右键选择A2单元格,点击弹出菜单项Import Geometry
Browse…弹出文件选择对话框,选择几何文件ex4-3scdoc双击A3单元格进入Mesh模块2网格划分本案例采用Remeshing网格重构,因此划分为全三角形网格。右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Insert
Method属性窗口中设置Geometry为整个二维几何体,选择Method为Triangles右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Insert
Sizing插入网格尺寸选择Geometry为整个二维几何体,设置Element Size为1 mm,设置Behavior为Hard右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格进行边界命名,将圆形外壁面命名为wall,所有的叶片壁面命名为blades鼠标选中模型树节点Mesh,点击工具栏按钮Update更新网格关闭Mesh模块返回至Workbench工程界面3UDF准备本案例的UDF较为简单,只需要利用UDF宏DEFINE_CG_MOTION定义一个刚体角速度即可。程序代码如下:#include "udf.h"DEFINE_CG_MOTION(rot,dt,vel,omega,time,dtime){omega[2]= 40*3.14*2/60;}注意将RPM换算为rad/s。将UDF文件保存为rotation.c,拷贝到..\ex4-3_files\dp0\FFF\Fluent,后面要用到。4Fluent设置双击A4单元格进入Fluent启动界面激活选项Double Precision展开按钮Show Fewer Options,确保Environment标签页下UDF编译环境已经配置完毕4.1 编译UDF右键选择模型树节点Parameters & Customization & User Defined Functions,点击弹出菜单项Compiled…,弹出UDF编译对话框点击Add…按钮添加UDF源文件rotation.c,点击按钮Build进行编译点击Load按钮加载UDF4.2 General设置双击模型树节点General,右侧面板中激活选项Transient4.3 Models设置右键选择模型树节点Models & Viscous,点击弹出菜单项Model
Realizable k-epsilon激活湍流模型4.4 Dynamic Mesh双击模型树节点Dynamic Mesh,右侧面板中激活选项Dynamic Mesh激活选项Smoothing及Remeshing,点击Settings…打开设置对话框进入Smoothing标签页,设置Method方法为Diffusion,设置Diffusion Parameter为1.5进入Remeshing标签页,点击按钮Use Defaults设置动网格参数,修改参数Size Remeshing Interval为1注意:这里利用use Defaults采用的是偷懒的办法。通常设置Minimum Length Scale为模型网格尺寸的0.5~0.6倍,设置maximum Length Scale为模型网格尺寸的1.2~1.5倍,设置maximum cell Skewness为0.5~0.8点击OK按钮关闭对话框双击模型树节点Dynamic Mesh,点击右侧面板按钮Create/Edit…,弹出动网格区域设置对话框设置Zone Names为blades,选择Type为Rigid Body在Motion Attributes标签页中选择Motion UDF/Profile为rot::libudf切换至Meshing Options标签页,设置选项Cell Height为0.001 m点击Create按钮创建动网格区域点击Close按钮关闭对话框4.5 Initialization右键选择模型树节点Initialization,点击弹出菜单项Initialize进行初始化4.6 AutoSave设置鼠标双击模型树节点Calculation Activities & AutoSave,弹出自动保存对话框设置Save Data File Every为5选择选项Each Time点击OK按钮关闭对话框4.6 Animation设置鼠标双击模型树节点Calculation Activities & Solution Animations弹出动画定义对话框设置Storage Type为In Memory点击按钮New Object & Contours弹出云图定义对话框,选择显示速度云图选择列表项contour-1,点击OK按钮完成动画定义注意:动画定义并非必须,也可以不定义动画。只要定义了文件保存,在后期可以利用其它后处理软件生成动画。4.7 Run Calculation双击模型树节点Run Calculation,右侧面板设置Time Step Size为0.005 s,设置Number of Time Steps为200点击按钮Calculate进行计算5计算后处理本案例目的为演示动网格设置,计算后处理工作与常规设置并无不同,此处从略。叶片运动动画如下图所示。
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  动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。边界的运动形式可以是预先定义的运动,即可以在计算前指定其速度或角速度;也可以是预先未做定义的运动,即边界的运动要由前一步的计算结果决定。网格的更新过程由FLUENT 根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。在使用动网格模型时,必须首先定义初始网格、边界运动的方式并指定参与运动的区域。可以用边界型函数或者UDF 定义边界的运动方式。FLUENT 要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。如果流场中包含运动与不运动两种区域,则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。不同区域之间的网格不必是正则的,可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。  简单说就是边界是运动的情况下才会用到的!
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