CFD计算软件简介.pdf

計算 體 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 與穩態 同 主要設置的 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 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 同部分的設置和操作 特別是第五步 爲 動態顯示開始到結束時間內氣 組織的情況 還是花 我們很多時間 找到這條命 如果你是做房間空調送風計算的 這項對 你 非常好 可以觀察到從開空調機到穩定 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 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 伸體非常方 如果是 規則體 用 PROE 和 ANSYS 都比較方 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 很複雜的模型如變截面 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 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 FACET NORML 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 合 出現的結果會 準確 或者計算時 收斂 甚者 網格 太大 減慢求解速 對計算 體 學 實際應用中三維問題偏多 計算 一般非 常大 由於 ANSYS 採用的是有限元 所以同有限差分比較 收斂慢 記憶體需要 大 但 這並 是 水平 如有限差分的 體計算軟體 ANSYS 的計算結果直觀性較好 特別對渦 的 處 很形象很準確 其他軟體往往看 到該有的渦 給人的感覺太粗糙 當然對於稍大的模 型 就有點 從心的感覺 首先運 前合 設置記憶體需求 充分估計本人電腦的計算能 本人 願意看到黃牛 火 的現象 可能 動 合 劃分網格可以大大節 機時 還可以避免自動網格劃分中帶 的過 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 對於長大模型 推薦 採用比 長 縮小模型 網格化後再比 放大 因爲四面體網格 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 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 子 可以非常形象地顯示分析後的效果 ANSYS 提供 這方面的強大功能 我們常用的有以下幾種 1 片 2 子 ANFLOW 10 0 1 03840361777 0 375E 02 0 2 下面是 片顯示設置的命 TYPE 1 8 8 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 子 則命 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 子 線 對於三維 子 如果設置爲 片模式 片會遮擋 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 型 CPLANE 0 正常視圖 SHADE 1 1 ANFLOW 10 0 1 03840361777 0 375E 02 0 2 通過跟蹤點的 子 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 片的動態顯示 如果你的結果顯示速 可以的話 編寫一個程式可以實現 片 的動畫 其中的一個迴圈命 下 WPOF 1 步進 爲 0 1 PLNSOL V SUM 0 顯示向 片 WAIT 0 1 暫停 0 1 秒 只要控制開始到結束的步 用迴圈操作 實現 本人用 VB 編寫 一個生成移動的命 運 時輸入移動方向和移動距 步進 暫停時間 確定後生成 個巨集檔案 向前和返回 在程式中調用即可 CFD 计算 体动 学 因历史原因 国内一直称之为计算 体 学 其结构为 提出问题 动性质 内 外 层 湍 单相 多项 可压 可压 体属性 牛 顿 体 液体 单组分气体 多组分气体 化学反应气体 非牛顿 体 分析问题 建模 N S方程 连续性假设 Boltzmann方程 稀薄气体 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 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 空间到计算空间的映射 主要软件 二维 AutoCAD 大家 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 很少有参数化建模的 相比之下 AutoCAD的优点在于精 高 草图处 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 很多很多 三维 CATIA 航空航天界CAD的 大 法国人的东西 NB 实体建模厉害 曲面建模独步武 本身可以生成有限元网 格 前几天又发布 支持ICEM CFD的插件ICEM CFD CAA V5 有 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 收 I deas这么久 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 好用 其实 软件本身 错 大公司用得也多 可是就这么打市场 早晚是走下坡 按CAD 建模的功能来说它排 上第一 也 能屈居第二 尤其是加上 I DEAS 是如虎添翼 现在关键是看市 场 Solidworks 这哥们讲的是实用主义 中端CAD软件它绝对是 大 Solidedge功能是 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 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 知道 这 极 向大家推荐的是ICEM CFD DCI FOR Solidworks 有 这个东西画个全机网格也就个把天 Pro E 好评价 参数化建模的 祖 目前却也当 大 看到它我就觉得 爽 一大把 纪 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 新 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 多 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 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 水平最高 Hexa 用起来方 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 的CFD软件 使用方 一个月内可以学会 两个月就可以针对课题努 这个软件还有后处 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 论 用它比较好 你要和它一起来完成网格 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 异 很多术语就是难为大家这些入门级别的 实体 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 是个别 的问题 目前最新版本 2 1 6 功能 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 用说 Patran有多猛 搞FEA CAE的兄弟都 知道 CFD Geom CFDRC Inc 好学 过有些概 要仔细领会 最好是对 扑与网格结构 类型比较熟悉 Patran Msc Inc Hypermesh Altair Inc 这两个 说 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 可压 动的优秀求解器 可压 动求解稍差 市场做得好 用的人多 非结构网格求解器 它 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 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 到 缺点也没 么 CFX4 x 化学反应和多项 结构网格求解器 解 大家可以补充 Star CD 源于英国 日本也搞 我 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 方面的决策 目前仍在低谷 功能强大 但使用 方 前处 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 这世道美 都找有钱的主 它找的是Solidworks 和其它求解器相 比 它是花瓶 CFDesign Cosmos Floworks的 兰姐妹 下嫁Pro E 与Cosmos相比 各有千秋 Numeca 针对涡轮机械的 好东西 市场没搞好 目前 得志 Ansys Flotran 垃圾一个 别的 说 边界条件它就根本