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Fluent入门基础培训(ppt42张)

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fluent教程案例PPT课件

fluent教程案例PPT课件

膨胀算法
• 前处理
– TGrid 算法 – 所有物理类型的默认设置。首先表面网格膨胀, 然后生成体网格 – 不支持邻近面设置不同的层数 – 可应用于扫掠和 2D 网格划分
• 后处理
– ICEM CFD 算法 – 使用一种在四面体网格生成后作用的后处理技术 – 只对 patching conforming和patch independent 四面体网格有效.
– 过渡比
• 膨胀层最后单元层和四面体区域第一单元层间的体尺寸改变
• 当求解器设置为 CFX时, 默认的 Transition Ratio是 0.77. 对其它物理选项, 包括Solver Preference 设置为 Fluent的CFD,
默认值是 0.272. • 因为Fluent 求解器是单元为中心的，其网格单元等于求解器单元, 而CFX 求解器是顶点为中心的 ，求解器单元是双重节点
5. 注意这里有5 部件和 5个实体。 4个 Solid项 包含三通管的 固体部分而命名为 Fluid的体是流体区域
6. 因为首先关注的是流体区域, 右击并抑制Outline 中几何下的 4个固体
7. 右击 Mesh 插入方法。 选择流体体并将 Method 设置为 Tetrahedrons，将 Algorithm 设置为 Patch Conforming
23. 保存项目并退出 Workbench.
作业 5.2
汽车集流管的流 体和结构网格
5-33
目标
这个作业示范对耦合传热 (CHT) 流分析或流固耦合(FSI)分析创建合适的网格, . 然而, 几何呈现潜在困难.
• 几何包含两部分. 一部分是固体集流管，另一部分是流体区 域.
• 流体网格将是CFD 性质, 具有膨胀,ckness 并输入值0.001 m. Maximum Layers设为5

Fluent培训资料：1-2流体力学与CFD基础

Fluent培训资料：1-2流体力学与CFD基础
– 研究流体质点的运动 – 跟踪这一部分流体质点随时间变化的空间位置和特性 – 一般用于研究颗粒的空间运动轨迹的研究等 • 欧拉原理 – 研究流体流过的控制体, 该控制体在空间位置是固定的 – 独立变量是空间坐标 (x,y,z) 和时间 (t)
1、流体力学基础
流体运动守衡方程 • 质量守衡方程 • 动量守衡方程-牛顿运动定律 • 能量守衡方程-热力学第一定律
dA
例: 均布, 1D, 稳态流动
Fx P1A1 P2A2 (m V) 2 (m V) 1 m = AV
1、流体力学基础
动量守衡
N-S方程(广义动量方程)：
vx vxvx vyvx
t
x
y
vzvx
z
g x
P x
Rx
x
e
vx x
y
e
vx y
z
e
vx z
Tx
vy vxvy
t x
y
z
任何流体问题都必须满足质量守恒定律。该定律可表达为： 单位时间内流体微元体中质量的增加，等于同一时间间隔内 流入该微元的净质量。
1、流体力学基础
动量守衡
动量流入
动量 总量
动量流出
净力
表述
净力 = 动量增加率 + 流出的动量 - 流入的动量
积分方程
F
d (mv)
dt
t
cv
vd
vv cs
2、CFD基础
2.1 CFD模型的数值求解方法概述
（1） 有限差分法 有限差分法是历史上采用最早的数值方法，对简单几何形
状中的流动与换热问题也是一种最容易实施的数值方法。其基 本点是：将求解区域用与坐标轴平行的一系列网格线的交点所 组成的点的集合来代替，在每个节点上，将控制方程中每一个 导数用相应的差分表达式来代替，从而在每个节点上形成一个 代数方程，每个方程中包括了本节点及其附近一些节点上的未 知值，求解这些代数方程就获得了所需的数值解。由于各阶导 数的差分表达式可以从Taylor(泰勒)展开式来导出，这种方法又 称建立离散方程的Taylor展开法。

《fluent讲稿》课件

《fluent讲稿》课件

Fluent 的使用者评价
刚需软件
FLUENT 是计算机模拟计算领 域重要的工具，是模拟流体动 力学的良好平台。
一流的C FD解决方案
优秀的CFD计算软件，通过设 定各项物理参数和求解域内物 理场，数据格式相当规范。
信赖的计算流体力学 软件
Fluent 是应用计算流体力学和 计算传热学仿真最广泛的工具 之一，深受用户喜爱。
2 仿真预测分析
能够实现准确预测工程设计的流体力学现象，减少了误差和成本，使得研究人员随时随 地设计多组合的流动设计，如此便于定制出最优的方案。
3 涉及多个应用领域
Fluent 已被广泛应用于化工、建筑、环境、能源、食品、医药、航空航天、汽车甚至数 码备等多个领域中。
Fluent 界面及模块介绍
1
结构化网格
应用定制的网格工具，适合直接网格成像、图形分析和CFD训练模型等应用。
2
有限体积网格
一道典型的网格生成方法，基于一个数学模型，可用于大多数非结构化网格生成， 适用于复杂几何体的网格分析。
3
OpenFOAM
采用较为成熟的生产级非结构化网格技术、压缩实时良好，应用范围非常广。
Fluent 边界条件设置
Fluent 的未来发展趋势
革新技术
Fluent 未来发展愿景是，通过创新技术的开发和引入，为行业大众提供技术解决方案，以应 对美好未来的一切挑战。
上云服务
Fluent 可以为运用该服务的行业界或科研机构提供在线学习、在线制图和线上咨询服务，使 更多的科学家和工程师无处不阅读。
直接液态分析
Fluent 在传输和信号处理领域引入完整的红外和激光移相和测距技术，为人们提供更快速和 准确的工程仿真数据实验操作。

FLUENT官方培训教材完整版幻灯片

FLUENT官方培训教材完整版幻灯片
如CAD、SolidWorks等，根据 实际问题需求建立准确的几何模 型。
100%
简化模型
在保证计算精度的前提下，合理 简化模型以降低计算量。
80%
设定边界条件
根据实际问题，设定模型的边界 条件，如入口、出口、壁面等。
网格划分策略及技巧
选择合适的网格类型
根据模型特点选择合适的网格 类型，如结构化网格、非结构 化网格等。
求解策略
采用有限体积法进行数值求解，结合适当的 湍流模型和热传导方程进行迭代计算。
结果分析
展示温度场、热流量和努塞尔数等关键结果 ，评估热设计方案的合理性。
07
总结回顾与拓展学习资源推荐
本次培训内容总结回顾
FLUENT软件基础操作
介绍了FLUENT软件界面、基本功能 、操作流程等。
前处理与网格划分
演示技巧
分享动画演示的实用技巧，如选择合适的帧率、添加背景音乐和解 说等。
输出格式
支持多种动画输出格式，如AVI、MP4等，方便在不同场合进行演 示和分享。
数据提取、导出及报告编写
数据提取
从计算结果中提取关键数据，如某点的速度、压力值等。
数据导出
将提取的数据导出为Excel、CSV等格式，便于进一步分析 和处理。
求解策略
采用有限体积法进行数值求解 ，结合湍流模型捕捉流动细节 ，提高计算精度。
结果分析
展示管道内的速度场、压力场 和流量分布等关键结果，评估
管道设计的合理性。
案例三：多相流混合过程模拟
问题描述
多相流体（如气液、气 固等）在混合过程中的 相互作用和流动特性。
建模方法
在FLUENT中建立多相 流模型，定义各相的物 理属性和相互作用机制

计算流体动力学软件Fluent简介 PPT

计算流体动力学软件Fluent简介 PPT

软件：
常用软件的教程、视频 软件的HELP文档 实例操作练习
类比：
1 计算流体动力学及Fluent概述
1.1 概念
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
模拟结果
结果
2 Fluent应用领域成果概览
2.3 Fluent滑移网格模拟区域运动
实现目标：杯子中装满水，现 在以速度1rad/s延续1s钟使杯子倾斜 1rad，观察5s钟内水的变化情况。
涉及到内容包括： （1）分界面几何模型的建立。 涉及到多几何体的创建，主要是各 部分模型网格的组装问题。 （2）区域运动的指定。在本例 中主要是指定运动区域的旋转速度 。需要注意的是旋转中心与旋转方 向的设定。 （3）多相流的使用。本例中使 用的是VOF模型。
➢ 在被ANSYS收购后为6.3版本 ➢ 2009年6月发布12.0版本 ➢ 2010年底发布13.0版本 ➢ 2011、2013、2015年底分别发布14.0、15.0、16.0版
本
1 CFD软件Fluent简介
1.4 Fluent软件的基本功能
可压缩与不可压缩流动问题 稳态和瞬态流动问题 无粘流、层流及湍流问题 牛顿流体及非牛顿流体 对流换热问题（包括自然对流和混合对流） 导热与对流换热耦合问题 辐射换热 惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟
顶板高位钻孔抽采模型线框图
3 Fluent在矿业安全中的应用介绍
3.1 煤矿综放工作面高位钻孔瓦斯治理

精编【流体数值模拟软件】Fluent基础讲义课件

精编【流体数值模拟软件】Fluent基础讲义课件
超过90％的精力要用在生成合适的网格上
CFD-FVM
16
策略
Boundary layers
Pre-meshing
Sizing functions 为降低离散误差，减
少单元数量，最好使 用hex(六面体网格) 对形状复杂的几何体 可分解成几个简单几 何体再用六面体网格
CFD-FVM
27
Moving zones
计算流动问题：
旋转部件：叶轮机械 移动或转动的表面：火车会车
CFD-FVM
28
Moving zones
方法
Single reference frame (SRF): 整个计算区域都在 旋转坐标系内
Multiple reference frame (MRF): 选定的区域在旋 转坐标系内
FLUENT6.0 的使用
CFD-FVM
1
Fluent 简介
主流的CFD软件之一 主要用来计算复杂几何形状的流动和换热
问题 其数学模型的组成主要是以纳维-斯托克斯
方程与各种湍流模型为主体
再加上多相流模型、热辐射模型、化学组分的 输运、燃烧与化学反应流模型等.
大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些 附加源项、附加输运方程与关系式.
粒子/液滴/气泡在定常和非定常流动中的粒子轨迹
动量、热和质量与流体之间的耦合
液滴的蒸发和沸腾，湿颗粒的干燥
Mixture model: N种组分的混合模型
求解混合物的动量方程，通过确定相对速度来描述离散相
Eulerian multiphase flow model:欧拉多相流模型
CFD-FVM
2
CFD-FVM

ANSYS FLUENT培训教材

ANSYS FLUENT培训教材

Domain of Interest as Part of a Larger System (not modeled)
能简化为二维或者轴对称问题吗？
Domain of interest isolated and meshed for CFD simulation.
A Pera Global Company © PERA China
– 选择合适的物理模型
• 湍流，燃烧，多相流等。
– 指定操作条件 – 指定边界条件 – 提供初始值 – 设置求解器控制参数 – 设置监测收敛参数
A Pera Global Company © PERA China
求解
Solve
7. Compute solution
通过迭代求解这些离散的守恒方程直至收敛 以下情况达到收敛： – 两次迭代的流场结果差异小到可以忽略
Non-conformal interface
3D Film Cooling Coolant is injected into a duct from a plenum. The plenum is meshed with tetrahedral cells while the duct is meshed with hexahedral cells Compressor and Scroll The compressor and scroll are joined through a non conformal interface. This serves to connect the hex and tet meshes and also allows a change in reference frame
* FLUENT control volumes are cell-centered (i.e. they correspond directly with the mesh) while CFX control volumes are node-centered

FLUENT官方培训教材完整版幻灯片

FLUENT官方培训教材完整版幻灯片
Fluid region of pipe flow is discretized into a finite set
of control volumes.
Unsteady
Convection
Diffusion
Generation
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
* FLUENT control volumes are cell-centered (i.e. they correspond directly with the mesh) while CFX control volumes are node-centered
四边形/六面体还是三角形/四面体网格
对复杂几何，四边形/六面体网格没有 数值优势，你可以使用三角形/四面体 网格或混合网格来节省划分网格的工 作量 生成网格快速 流动一般不沿着网格方向
混合网格一般使用三角形/四面体网格， 并在特定的域里使用其他类型的单元 例如，用棱柱型网格捕捉边界层 比单独使用三角形/四面体网格更 有效
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
4. 设计和划分网格
Pre-Processing
3.
Geometry
4.
Meshing
5.
Physics
6.Βιβλιοθήκη Solver Settings
Triangle
Tetrahedron
Pyramid
Equation Variable Continuity 1 X momentum u Y momentum v Z momentum w
Energy h

工程类FLUENT6.0 的使用PPT优秀课件

工程类FLUENT6.0 的使用PPT优秀课件
纯金属或二元合金的液/固凝固/融化过程 连续浇铸的铸造过程 凝固材料与壁面的接触热阻
Pollutant formation(污染物的形成过程)
氧化氮（NO, NO2, N2O）
只能采用segregated solver 可以与预混燃烧模型同时使用
燃烧系统中烟灰形成过程的模拟
只能采用segregated solver 可以与预混燃烧模型同时使用 可以考虑烟灰的辐射吸收作用 只能对湍流流动进行模拟
流体之间有明显的分界面
Radiation
Surface to surface (S2S): 模拟封闭体内辐射传输， 不考虑参与性介质的辐射
Rosseland：扩散近似法，当光学厚度(衰减系数* 几何光学长度)大于3时使用。
P1：考虑散射，适于光学厚的介质 Discrete transfer (DTRM)：不考虑散射，精确，适
链接在求解器上的用户自己编制的C语言程序 UDF的主要应用：
定义边界条件、源项、物性 壁面热流 初始化 在计算中加入用户定义的标量传输方程，例如：
在计算流场时可以计算磁场或电场
Inviscid
Laminar Reynolds时均方程方法：
湍流粘性系数法 Reynolds应力方程法
求解器
针对各种复杂流动的物理现象， FLUENT软件采用的不同的数值解 法，以期在计算速度、稳定性和精 度等方面达到优化组合，
形成多种解算器，可根据实际应用 选择恰当的求解器
FlowWizard，针对设计工程师使用 FIDAP，基于有限元方法 Polyflow，针对粘弹性流动的 MixSim，针对搅拌混合的专用 AirPak，强大的通风系统分析 IcePak，专业的电子热分析 Qfin，专门针对散热器优化

fluent课件

fluent课件
Gambit Fluent
界
算
面
例
介
演
绍
示
Gambit 简介
• Gambit是fluent公司推出的一款网格生成软件（相 对于计算结果的后处理，也有人习惯于把网格生 成软件称为前处理软件），其主要功能包括几何 建模和网格生成。
• 由于gambit只支持unix环境，因此在其他操作系统 下需要安装exceed来模拟unix运行环境。关于 exceed，gambit和fluent的关系可以将其总结如下： – Exceed：如果非unix系统，那么就必须安装， 并且在gambit之前安装，与fluent的安装无关。 – Gambit：必须在exceed之后安装，与fluent的安 装无关。 – Fluent：与exceed和gambit的安装都无关。
视图方向
显示属性 阴影显示
点、线、面、体、网格
反向 垂直于面 前一个视图方向
按照连接性(连通 性)来显示颜色 按照实体来显示颜色
检查网格
网格的重要性
• 计算流体力学（CFD）的基本思想是：用一系列有限的离散 点上的值的集合，来代替原来在空间和时间坐标中连续的物 理量的场。具体做法就是对控制方程在规定的区域上进行离 散，从而转变为在各离散点上定义的代数方程组，然后用线 性代数的方法迭代求解。
max
– max = largest angle in face or cell
min
– min = smallest angle in face or cell
– e = angle for equiangular face or cell
• e.g., 60 for triangle, 90 for square
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忽略; Ma≈1时候（跨音速），可压缩性影响就显得十分重要了； Ma >1，超音速流动。
基本概念（5）
热传导及扩散：当流体中存在温度差时，温度高的地方将向温 度低的地方传送热量，这种现象称为热传导。同样地，当流体 混合物中存在组元的浓度差时，浓度高的地方将向浓度低的地 方输送该组元的物质，这种现象称为扩散。 理想流体忽略了粘性，即忽略了分子运动的动量输运性质，因 此在理想流体中也不应考虑质量和能量输运性质——扩散和热 传导，因为它们具有相同的微观机制。
计算。可以接口的程序包括：ANSYS, I-DEAS, NASTRAN, PATRAN等。
软件结构及常用文件类型（2）
GAMBIT 设置几何形状
生成2D或3D网格
几何形状或 网格
其它软件包， 如CAD，CAE等
prePDF
程序
网格输入及调整 物理模型 边界条件 流体物性确定 计算 结果后处理
基本概念（1）
理想与实际流体：根据是否考虑流体的粘性，可将流体分为理 想流体和实际流体。
可压缩流体与不可压缩流体：根据流体压缩性的大小，可将流 体分为可压缩流体与不可压缩流体。密度随压强变化大且不可 视为常数的为可压缩流体，反之，称为不可压缩流体。 正常情况下，液体和低速气体（<50m/s）可视为不可压缩流体。
牛顿流体和非牛顿流体：根据流体是否满足牛顿内摩擦定律， 可将流体分为牛顿流体和非牛顿流体。符合牛顿内摩擦定律， 也就是切应力与速度梯度成正比的流体为牛顿流体。 水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低 速流动的气体等均为牛顿流体； 非牛顿流体：油漆、稀润滑脂、高分子溶液、乳化液、淀粉糊、 石灰浆、牛奶、牙膏、血液、泥浆等。
软件结构及常用文件类型（1）
FLUENT包应该包括以下几个部分： 1. FLUENT解法器 2. prePDF，用于模拟PDF燃烧过程 3. GAMBIT，网格生成 4. TGrid，额外的处理器，用于从现有的边界网格生成体网格。 5. Filters(Translators)，转换其它程序生成的网格，用于FLUENT
基本概念（4）
亚音速流动与超音速流动：当气流速度很大，或者流场压力变 化很大时，流体就受到了压缩性的影响。
马赫数是流体速度与当地音速之比值，而音速在不同高度、温 度等状态下又有不同数值，因此无法将 Ma的数值换算为固定的 km/hr 或 mph 等单位。
Ma<1时，为亚音速流动； Ma<<1时，流体的可压缩性及压力脉动对密度变化影响都可以
基本概念（2）
层流和湍流：层流是流体运动规则，各部分分层流动互不掺混， 质点的轨线是光滑的，而且流动稳定。湍流的特征则完全相反， 流体运动极不规则，各部分激烈掺混，质点的轨线杂乱无章， 而且流场极不稳定。这两种截然不同的运动形态在一定条件下 可以相互转化。
可用雷诺数进行判定。雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的量 度，它是一个无量纲量。
雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速 的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若 雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较 不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则 的紊流流场。
基本概念（3）
定常流动和非定常流动：以时间为标准，根据流体流动的物理 量（如速度、压力、温度等）是否随时间变化，将流动分为定 常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化，为定常流 动；反之称为非定常流动。 许多流体机械在起动或关机时的流体流动一般是非定常流动， 而正常运转时可看作是定常流动。
基本功能（1）
可压缩与不可压缩流动问题； 稳态和瞬态流动问题； 无粘流、层流及湍流问题； 牛顿流体及非牛顿流体； 对流换热问题（包括自然对流和混合对流）； 导热与对流换热耦合问题； 辐射换热； 惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟；
基本功能（2）
多运动坐标系下的流动问题； 化学组分混合与反应； 可以处理热量、质量、动量和化学组分的源项； 用Lagrangian 轨道模型模拟稀疏相（颗粒，水滴，气泡等）； 多孔介质流动； 一维风扇、热交换器性能计算； 两相流问题； 复杂表面形状下的自由面流动。
边
界
网
体边
格
网界
格和
（ 或
）
TGrid
网格 2D三角网格
3D四面体网格
2D和3D混合网格
基本程序结构示意图
软件结构及常用文件类型（3）
FLUENT软件文件类型： .jou文件：日志文档，可以编辑运行。 .dbs文件：Gambit工作文件，若想修改网格， 可以打开进行再
编辑, 可以打开进行再编辑。 .msh文件：Gambit输出的网格文件。 .cas文件：.msh文件经过Fluent处理后得到的文件。 .dat文件： FLUENT计算数据结果的数据文件。
Fluent基础
主要内容
发展历史 基本功能 软件结构及常用文件类型 安装方法（基于6.3版本） 基本概念
求解器的选择 离散格式 初始化 边界条件的设定 可用的参考资料
发展历史
1975年 谢菲尔德大学（UK）开发了Tempest 1983年 美国的流体技术服务公司creature推出fluent 1988年 Fluent Inc.成立 1995年 收购最大对手FDI公司（ FIDAP ） 1997年 收购Polyflow公司（粘弹性和聚合物流动模拟） 2006年 被ANSYS收购 在被ANSYS收购后为6.3版本 2009年6月发布12.0版本 2010年底发布13.0版本 2011年底发布14.0版本
安装方法
Fluent最初只支持UNIX操作系统，面向高端用户。随着Windows 的普及，Fluent也开始支持Windows系统。但其前处理软件 Gambit仍然需要在UNIX系统下运行。所以在安装Gambit前，要安 装一个模拟UNIX系统的软件Exceed。
基于Fluent6.3的软件安装及破解方法：
1. 安装之前，时间调整到2005年； 2. 先装exceed（安装文件在X:\Exceed.v9.0\Exceed\SET UP），再装
gambit，最后装fluent； 3. 按照提示，复制相应的许可证license到fluent和gambit的目录里； 4. 设置初始环境； 5. 设置完初始环境之后，把时间调整过来，重启电脑！