Fluent-卡門渦街算例流程解析課件

卡門渦街算例流程

卡門渦街算例流程

動機自然界幾乎所有流動都是瞬態(tài)的下列情況可以近似為穩(wěn)態(tài):忽略瞬態(tài)的脈動引入整體的時間平均來消除瞬態(tài)影響CFD中使用穩(wěn)態(tài)方法的好處是更少的計算資源更容易后處理和分析許多應(yīng)用要求使用瞬態(tài)求解:氣動（飛機、機車等）–渦脫落旋轉(zhuǎn)機械–動靜干涉，失速，喘振,多相流–自由液面，氣泡動力學變形域–內(nèi)燃機燃燒，投放瞬態(tài)換熱–瞬態(tài)加熱或冷卻動機自然界幾乎所有流動都是瞬態(tài)的瞬態(tài)流動的根源自然發(fā)生的瞬態(tài)流動由于流體中不穩(wěn)定性的增長或者非平衡的初場引發(fā)的瞬態(tài)流動例如：自然對流，湍流渦，流動波（重力波、激波）強迫瞬態(tài)流動時間平均的邊界條件，源項引起的瞬態(tài)流動例子：噴嘴的脈沖，旋轉(zhuǎn)機械的動靜干涉Kelvin-HelmholtzCloudInstabilityBuoyantBoxFallingIntoaPoolofWater瞬態(tài)流動的根源自然發(fā)生的瞬態(tài)流動Kelvin-Helmho瞬態(tài)CFD分析模擬指定時間內(nèi)的瞬態(tài)流場可以通過以下方法求解:穩(wěn)態(tài)解–流場不再隨時間變化時間周期解–流場形態(tài)隨時間脈動重復(fù)出現(xiàn)目標可以簡化為分析預(yù)定時間間隔的流動自由表面流移動的激波……抽取關(guān)心的變量特征頻率（如：斯德魯哈爾數(shù)）時間平均或/RMS值時間相關(guān)的參數(shù)（如，熱固體的冷卻時間，污染物的停留時間）特殊數(shù)據(jù)（快速傅立葉變換）瞬態(tài)CFD分析模擬指定時間內(nèi)的瞬態(tài)流場瞬態(tài)流動模擬流程激活瞬態(tài)求解器設(shè)置物理模型和邊界條件允許設(shè)置瞬態(tài)邊界條件——UDF或分布文件指定初場最好用有物理意義的初場，如穩(wěn)態(tài)流場求解器設(shè)置，監(jiān)測設(shè)置設(shè)置動畫和數(shù)據(jù)輸出選擇選擇時間步和最大迭代次數(shù)設(shè)定時間步數(shù)計算瞬態(tài)流動模擬流程激活瞬態(tài)求解器激活瞬態(tài)求解器在General菜單下選擇Transient

按鈕:開始執(zhí)行迭代前，需要設(shè)置附加的控制求解器設(shè)置動畫數(shù)據(jù)輸出/自動保存選項激活瞬態(tài)求解器在General菜單下選擇Transien選擇瞬態(tài)時間步長在RunCalculation菜單中設(shè)置時間步長，tt必須小到能解析和時間相關(guān)的特征。確定每個時間步的最大迭代步內(nèi)能收斂時間步大致可按照下面公式估計:也可以選擇能解析流動特征的時間步（在指定脈動周期的情況下）指定零時間步時迭代，求解器會僅僅在當前時間步下收斂對許多瞬態(tài)流動，PISO格式有助于加速收斂選擇瞬態(tài)時間步長在RunCalculation菜單中設(shè)置時瞬態(tài)模型選擇自適應(yīng)時間步長基于局部截斷誤差自動調(diào)整時間步長可以通過UDF指定時間平均的統(tǒng)計在使用LES時需要使用在使用密度基求解器時，Courant數(shù)定義了:密度基顯式求解器的全局時間步長密度基隱式求解器的偽時間步長真實時間步長仍然必須在迭代面板中定義瞬態(tài)模型選擇自適應(yīng)時間步長瞬態(tài)流動模型–動畫必須在計算前設(shè)置動畫動畫幀在計算中寫出并存儲瞬態(tài)流動模型–動畫必須在計算前設(shè)置動畫創(chuàng)建動畫的其他方法另外一個創(chuàng)建動畫的方法是利用ExecuteCommands可以通過文本命令或宏定義在預(yù)定的迭代步或時間間隔，執(zhí)行哪些操作這種方法在創(chuàng)建高質(zhì)量的動畫結(jié)果時有用定義生成動畫幀（云圖、矢量圖等）并存儲文件的命令.利用第三方軟件把這些文件鏈接成動畫文件（AVI,MPG,GIF,等）創(chuàng)建動畫的其他方法另外一個創(chuàng)建動畫的方法是利用Execute執(zhí)行迭代最通常的時間推進格式是迭代格式求解器在當前時間步收斂然后推進到下一個時間步當MaxIterations/TimeStep

達到時，或者收斂標準滿足時，時間推進到下一步各時間步依次收斂直至達到總時間步必須定義初始化設(shè)置流體域的初始質(zhì)量和流場的初始狀態(tài)非迭代時間推進法(NITA)可以用于更快速的計算時間執(zhí)行迭代最通常的時間推進格式是迭代格式收斂行為瞬態(tài)計算的殘差圖不一定能說明收斂下圖顯示了簡單問題的瞬態(tài)計算殘差圖時間步長的選擇應(yīng)該使得在一個時間步內(nèi)殘差下降三個量級這將確保瞬態(tài)行為被解析收斂行為瞬態(tài)計算的殘差圖不一定能說明收斂瞬態(tài)模擬的技巧壓力-速度耦合采用PISO格式，比標準SIMPLE格式更易收斂選擇合適的時間步長以至每個時間步長內(nèi)能收斂三個量級每個時間步的迭代次數(shù)大約20次，減少時間步長比增加每步的迭代次數(shù)要好記住對瞬態(tài)問題，精確的初場和邊界條件一樣重要，初場一定要符合真實物理條件在計算前定義希望得到的動畫瞬態(tài)模擬的技巧壓力-速度耦合采用PISO格式，比標準SIFluent-卡門渦街算例流程解析課件卡門渦街算例總流程網(wǎng)格生成讀入網(wǎng)格檢查網(wǎng)格指定求解器類型設(shè)置湍流模型從材料庫中調(diào)出材料設(shè)置計算域的介質(zhì)屬性指定邊界條件求解設(shè)置，設(shè)置離散格式初始化求解后處理卡門渦街算例總流程網(wǎng)格生成設(shè)置計算域的介質(zhì)屬性網(wǎng)格生成創(chuàng)建項目文件創(chuàng)建幾何體初始化塊（2Dor3D）創(chuàng)建parts、創(chuàng)建物質(zhì)點

網(wǎng)格生成

網(wǎng)格生成——創(chuàng)建O-grid創(chuàng)建O-grid選擇

SplitBlock>OgridBlock

選擇所有塊選擇如圖所示的Faces所有面位于幾何體的平坦部分(SYMM,INLETOUTLET面)選擇面自動選擇臨近的塊屏幕混亂?使用

F9切換到動態(tài)模式,重新擺正模型以便觀察,在使用F9

切換回選擇模式單擊鼠標中鍵并Apply網(wǎng)格生成——創(chuàng)建O-grid創(chuàng)建O-grid網(wǎng)格生成——建立關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)線O-grid部分線關(guān)聯(lián)其余邊界線關(guān)聯(lián)注意：邊線未關(guān)聯(lián)無法導(dǎo)出，關(guān)聯(lián)時最好是單獨關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)線時投影點網(wǎng)格生成——建立關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)線網(wǎng)格生成——確定網(wǎng)格尺寸劃分線網(wǎng)尺寸

調(diào)整其他線尺寸

根據(jù)幾何體尺寸來確定網(wǎng)格尺寸網(wǎng)格生成——確定網(wǎng)格尺寸根據(jù)幾何體尺寸網(wǎng)格生成——查看網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格生成——查看網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格生成——導(dǎo)出網(wǎng)格1.轉(zhuǎn)換為非結(jié)構(gòu)化求解器的網(wǎng)格2.導(dǎo)出網(wǎng)格根據(jù)模型維數(shù)選擇2D或3D網(wǎng)格生成——導(dǎo)出網(wǎng)格1.轉(zhuǎn)換為非結(jié)構(gòu)化求解器的網(wǎng)格2.導(dǎo)出網(wǎng)讀入網(wǎng)格讀入網(wǎng)格檢查網(wǎng)格檢查網(wǎng)格查看網(wǎng)格尺寸、指定求解器類型指定求解器類型尺寸調(diào)整查看網(wǎng)格尺寸、指定求解器類型指定求解器類型尺寸調(diào)整從材料庫中調(diào)出材料從材料庫中調(diào)出材料設(shè)置計算域的介質(zhì)屬性設(shè)置計算域的介質(zhì)屬性指定邊界條件設(shè)置入口速度指定邊界條件設(shè)置入口速度求解設(shè)置初始化求解設(shè)置初始化設(shè)置動畫（可選）設(shè)置動畫（可選）求解求解后處理——云圖顯示后處理——云圖顯示后處理——散點圖顯示后處理——散點圖顯示后處理——散點圖顯示出口速度散點圖顯示后處理——散點圖顯示出口速度散點圖顯示后處理——散點圖數(shù)據(jù)保存后處理——散點圖數(shù)據(jù)保存后處理——散點圖數(shù)據(jù)對比后處理——散點圖數(shù)據(jù)對比后處理——矢量圖顯示后處理——矢量圖顯示流線圖流線圖卡門渦街算例流程

卡門渦街算例流程

動機自然界幾乎所有流動都是瞬態(tài)的下列情況可以近似為穩(wěn)態(tài):忽略瞬態(tài)的脈動引入整體的時間平均來消除瞬態(tài)影響CFD中使用穩(wěn)態(tài)方法的好處是更少的計算資源更容易后處理和分析許多應(yīng)用要求使用瞬態(tài)求解:氣動（飛機、機車等）–渦脫落旋轉(zhuǎn)機械–動靜干涉，失速，喘振,多相流–自由液面，氣泡動力學變形域–內(nèi)燃機燃燒，投放瞬態(tài)換熱–瞬態(tài)加熱或冷卻動機自然界幾乎所有流動都是瞬態(tài)的瞬態(tài)流動的根源自然發(fā)生的瞬態(tài)流動由于流體中不穩(wěn)定性的增長或者非平衡的初場引發(fā)的瞬態(tài)流動例如：自然對流，湍流渦，流動波（重力波、激波）強迫瞬態(tài)流動時間平均的邊界條件，源項引起的瞬態(tài)流動例子：噴嘴的脈沖，旋轉(zhuǎn)機械的動靜干涉Kelvin-HelmholtzCloudInstabilityBuoyantBoxFallingIntoaPoolofWater瞬態(tài)流動的根源自然發(fā)生的瞬態(tài)流動Kelvin-Helmho瞬態(tài)CFD分析模擬指定時間內(nèi)的瞬態(tài)流場可以通過以下方法求解:穩(wěn)態(tài)解–流場不再隨時間變化時間周期解–流場形態(tài)隨時間脈動重復(fù)出現(xiàn)目標可以簡化為分析預(yù)定時間間隔的流動自由表面流移動的激波……抽取關(guān)心的變量特征頻率（如：斯德魯哈爾數(shù)）時間平均或/RMS值時間相關(guān)的參數(shù)（如，熱固體的冷卻時間，污染物的停留時間）特殊數(shù)據(jù)（快速傅立葉變換）瞬態(tài)CFD分析模擬指定時間內(nèi)的瞬態(tài)流場瞬態(tài)流動模擬流程激活瞬態(tài)求解器設(shè)置物理模型和邊界條件允許設(shè)置瞬態(tài)邊界條件——UDF或分布文件指定初場最好用有物理意義的初場，如穩(wěn)態(tài)流場求解器設(shè)置，監(jiān)測設(shè)置設(shè)置動畫和數(shù)據(jù)輸出選擇選擇時間步和最大迭代次數(shù)設(shè)定時間步數(shù)計算瞬態(tài)流動模擬流程激活瞬態(tài)求解器激活瞬態(tài)求解器在General菜單下選擇Transient

按鈕:開始執(zhí)行迭代前，需要設(shè)置附加的控制求解器設(shè)置動畫數(shù)據(jù)輸出/自動保存選項激活瞬態(tài)求解器在General菜單下選擇Transien選擇瞬態(tài)時間步長在RunCalculation菜單中設(shè)置時間步長，tt必須小到能解析和時間相關(guān)的特征。確定每個時間步的最大迭代步內(nèi)能收斂時間步大致可按照下面公式估計:也可以選擇能解析流動特征的時間步（在指定脈動周期的情況下）指定零時間步時迭代，求解器會僅僅在當前時間步下收斂對許多瞬態(tài)流動，PISO格式有助于加速收斂選擇瞬態(tài)時間步長在RunCalculation菜單中設(shè)置時瞬態(tài)模型選擇自適應(yīng)時間步長基于局部截斷誤差自動調(diào)整時間步長可以通過UDF指定時間平均的統(tǒng)計在使用LES時需要使用在使用密度基求解器時，Courant數(shù)定義了:密度基顯式求解器的全局時間步長密度基隱式求解器的偽時間步長真實時間步長仍然必須在迭代面板中定義瞬態(tài)模型選擇自適應(yīng)時間步長瞬態(tài)流動模型–動畫必須在計算前設(shè)置動畫動畫幀在計算中寫出并存儲瞬態(tài)流動模型–動畫必須在計算前設(shè)置動畫創(chuàng)建動畫的其他方法另外一個創(chuàng)建動畫的方法是利用ExecuteCommands可以通過文本命令或宏定義在預(yù)定的迭代步或時間間隔，執(zhí)行哪些操作這種方法在創(chuàng)建高質(zhì)量的動畫結(jié)果時有用定義生成動畫幀（云圖、矢量圖等）并存儲文件的命令.利用第三方軟件把這些文件鏈接成動畫文件（AVI,MPG,GIF,等）創(chuàng)建動畫的其他方法另外一個創(chuàng)建動畫的方法是利用Execute執(zhí)行迭代最通常的時間推進格式是迭代格式求解器在當前時間步收斂然后推進到下一個時間步當MaxIterations/TimeStep

達到時，或者收斂標準滿足時，時間推進到下一步各時間步依次收斂直至達到總時間步必須定義初始化設(shè)置流體域的初始質(zhì)量和流場的初始狀態(tài)非迭代時間推進法(NITA)可以用于更快速的計算時間執(zhí)行迭代最通常的時間推進格式是迭代格式收斂行為瞬態(tài)計算的殘差圖不一定能說明收斂下圖顯示了簡單問題的瞬態(tài)計算殘差圖時間步長的選擇應(yīng)該使得在一個時間步內(nèi)殘差下降三個量級這將確保瞬態(tài)行為被解析收斂行為瞬態(tài)計算的殘差圖不一定能說明收斂瞬態(tài)模擬的技巧壓力-速度耦合采用PISO格式，比標準SIMPLE格式更易收斂選擇合適的時間步長以至每個時間步長內(nèi)能收斂三個量級每個時間步的迭代次數(shù)大約20次，減少時間步長比增加每步的迭代次數(shù)要好記住對瞬態(tài)問題，精確的初場和邊界條件一樣重要，初場一定要符合真實物理條件在計算前定義希望得到的動畫瞬態(tài)模擬的技巧壓力-速度耦合采用PISO格式，比標準SIFluent-卡門渦街算例流程解析課件卡門渦街算例總流程網(wǎng)格生成讀入網(wǎng)格檢查網(wǎng)格指定求解器類型設(shè)置湍流模型從材料庫中調(diào)出材料設(shè)置計算域的介質(zhì)屬性指定邊界條件求解設(shè)置，設(shè)置離散格式初始化求解后處理卡門渦街算例總流程網(wǎng)格生成設(shè)置計算域的介質(zhì)屬性網(wǎng)格生成創(chuàng)建項目文件創(chuàng)建幾何體初始化塊（2Dor3D）創(chuàng)建parts、創(chuàng)建物質(zhì)點

網(wǎng)格生成

網(wǎng)格生成——創(chuàng)建O-grid創(chuàng)建O-grid選擇

SplitBlock>OgridBlock

選擇所有塊選擇如圖所示的Faces所有面位于幾何體的平坦部分(SYMM,INLETOUTLET面)選擇面自動選擇臨近的塊屏幕混亂?使用

F9切換到動態(tài)模式,重新擺正模型以便觀察,在使用F9

切換回選擇模式單擊鼠標中鍵并Apply網(wǎng)格生成——創(chuàng)建O-grid創(chuàng)建O-grid網(wǎng)格生成——建立關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)