《fluent講稿》課件教學(xué)課件

《fluent講稿》課件匯報(bào)人：AA2024-01-19目錄Fluent軟件概述Fluent軟件基本操作Fluent軟件前處理Fluent軟件求解過程Fluent軟件后處理Fluent軟件高級(jí)應(yīng)用Fluent軟件在實(shí)際工程中的應(yīng)用案例01Fluent軟件概述發(fā)展歷程自20世紀(jì)80年代初期誕生以來，F(xiàn)luent軟件經(jīng)歷了多個(gè)版本的迭代更新，不斷完善功能和提高性能。收購與整合Fluent軟件最終被ANSYS公司收購，成為ANSYS流體仿真產(chǎn)品線的重要組成部分。誕生背景Fluent軟件起源于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）的研究，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸成熟。Fluent軟件背景及發(fā)展歷程Fluent軟件廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、能源、化工、生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域Fluent軟件能夠模擬復(fù)雜的流體流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)過程，為工程設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)，縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。工程價(jià)值Fluent軟件為科研人員提供了強(qiáng)大的仿真工具，可用于研究流體力學(xué)、熱力學(xué)等基礎(chǔ)理論問題，推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展?？蒲袃r(jià)值Fluent軟件應(yīng)用領(lǐng)域及價(jià)值Fluent軟件內(nèi)置了多種物理模型，能夠模擬從層流到湍流、從傳熱到傳質(zhì)等多種物理過程。豐富的物理模型Fluent軟件采用了先進(jìn)的數(shù)值算法，如有限體積法、有限元法等，保證了仿真的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。先進(jìn)的數(shù)值算法Fluent軟件具備強(qiáng)大的前后處理功能，支持多種CAD和CAE軟件接口，方便用戶進(jìn)行模型建立和結(jié)果分析。強(qiáng)大的前后處理功能Fluent軟件支持并行計(jì)算和云計(jì)算，能夠充分利用計(jì)算資源，提高仿真效率。并行計(jì)算與云計(jì)算支持Fluent軟件特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)02Fluent軟件基本操作安裝步驟下載Fluent軟件安裝包，解壓后運(yùn)行安裝程序，按照提示完成安裝過程。啟動(dòng)方法雙擊桌面上的Fluent軟件圖標(biāo)，或者在開始菜單中找到Fluent軟件并單擊啟動(dòng)。Fluent軟件安裝與啟動(dòng)03輸出窗口顯示Fluent軟件的計(jì)算結(jié)果和其他輸出信息。01主界面包括菜單欄、工具欄、模型樹、屬性窗口等部分，用于管理Fluent模型和相關(guān)操作。02視圖窗口顯示Fluent模型的圖形界面，可以進(jìn)行縮放、旋轉(zhuǎn)、平移等操作。Fluent軟件界面介紹01創(chuàng)建模型在Fluent軟件中創(chuàng)建新的模型，包括選擇模型類型、設(shè)置模型參數(shù)等。02導(dǎo)入模型將其他軟件創(chuàng)建的模型導(dǎo)入到Fluent軟件中，進(jìn)行后續(xù)操作。03網(wǎng)格劃分對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成計(jì)算網(wǎng)格。04設(shè)置邊界條件為模型的各個(gè)部分設(shè)置合適的邊界條件。05求解計(jì)算選擇合適的求解器和計(jì)算方法，對(duì)模型進(jìn)行求解計(jì)算。06結(jié)果后處理對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化處理和數(shù)據(jù)分析。Fluent軟件基本操作流程03Fluent軟件前處理生成規(guī)則、有序的網(wǎng)格，適用于簡單幾何形狀。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格混合網(wǎng)格生成不規(guī)則、無序的網(wǎng)格，適用于復(fù)雜幾何形狀。結(jié)合結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜流場模擬。030201網(wǎng)格生成技術(shù)定義流體進(jìn)入計(jì)算域的參數(shù)，如速度、溫度、壓力等。入口邊界條件定義流體離開計(jì)算域的參數(shù)，如壓力、流量等。出口邊界條件定義固體壁面的參數(shù)，如溫度、速度滑移等。壁面邊界條件邊界條件設(shè)置123定義流體的密度、粘度、熱傳導(dǎo)系數(shù)等物理屬性。流體屬性定義固體材料的密度、熱傳導(dǎo)系數(shù)、彈性模量等物理屬性。固體屬性定義壁面的摩擦系數(shù)、粗糙度等表面特性參數(shù)。表面屬性材料屬性定義04Fluent軟件求解過程ABCD求解器設(shè)置選擇求解器根據(jù)問題類型和計(jì)算資源，選擇合適的求解器，如基于壓力的求解器或基于密度的求解器。定義邊界條件指定計(jì)算域的邊界條件，如速度、壓力、溫度等。定義物理模型設(shè)置流體的物理性質(zhì)，如密度、粘度、比熱容等。定義初始條件設(shè)置計(jì)算域的初始狀態(tài)，如初始速度、初始?jí)毫?、初始溫度等。通過監(jiān)控殘差的變化來判斷計(jì)算是否收斂，殘差越小表示計(jì)算結(jié)果越接近真實(shí)解。殘差監(jiān)控監(jiān)控流場中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如平均速度、平均壓力、湍動(dòng)能等，以了解流場的變化趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)監(jiān)控通過可視化工具實(shí)時(shí)查看流場的變化情況，如速度矢量圖、壓力云圖、溫度云圖等。流場可視化迭代計(jì)算過程監(jiān)控結(jié)果輸出將計(jì)算結(jié)果輸出為數(shù)據(jù)文件或圖形文件，以便后續(xù)分析和處理。輸出內(nèi)容包括流場數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、可視化圖像等。結(jié)果驗(yàn)證通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或其他數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證Fluent計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。收斂性判斷根據(jù)殘差的變化趨勢(shì)和設(shè)定的收斂標(biāo)準(zhǔn)來判斷計(jì)算是否收斂。當(dāng)殘差小于設(shè)定值時(shí)，認(rèn)為計(jì)算收斂。收斂性判斷及結(jié)果05Fluent軟件后處理云圖顯示通過云圖可以直觀地展示流場中的物理量分布，如速度、壓力、溫度等。矢量圖顯示矢量圖可以展示流場中的速度矢量或其他向量場的分布，幫助理解流動(dòng)特性。流線圖顯示流線圖可以顯示流體流動(dòng)的軌跡，有助于分析流動(dòng)的路徑和趨勢(shì)。數(shù)據(jù)可視化技術(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析可以對(duì)流場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，提取關(guān)鍵指標(biāo)和特征，為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。流動(dòng)特性分析通過對(duì)流動(dòng)特性的分析，可以了解流動(dòng)的穩(wěn)定性和分離等現(xiàn)象，為優(yōu)化流動(dòng)提供參考。多方案對(duì)比可以對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估各方案的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)方案。結(jié)果分析與優(yōu)化報(bào)告模板定制支持將流場數(shù)據(jù)導(dǎo)出為多種格式，如CSV、Excel等，方便用戶進(jìn)行進(jìn)一步處理和分析。數(shù)據(jù)導(dǎo)出自動(dòng)化報(bào)告生成可以通過腳本或程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化報(bào)告生成，提高報(bào)告生成的效率和準(zhǔn)確性?？梢愿鶕?jù)用戶需求定制報(bào)告模板，包括報(bào)告的格式、內(nèi)容和圖表等。報(bào)告生成與導(dǎo)06Fluent軟件高級(jí)應(yīng)用流固耦合分析01研究流體與固體之間的相互作用，如流體對(duì)固體的壓力、固體變形對(duì)流體的影響等。流熱耦合分析02研究流體流動(dòng)與傳熱之間的相互作用，如流體流動(dòng)對(duì)溫度分布的影響、溫度梯度對(duì)流體流動(dòng)的影響等。流電耦合分析03研究流體流動(dòng)與電磁場之間的相互作用，如電磁力對(duì)流體流動(dòng)的影響、流體流動(dòng)對(duì)電磁場分布的影響等。多物理場耦合分析通過改變網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格的變形，以適應(yīng)物體形狀的變化。網(wǎng)格變形技術(shù)在物體形狀變化較大時(shí)，通過重新生成網(wǎng)格，保證計(jì)算的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)對(duì)于包含旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)的物體，通過滑移網(wǎng)格技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)過程中的流場計(jì)算?；凭W(wǎng)格技術(shù)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用UDF基本語法自定義邊界條件自定義源項(xiàng)自定義物理模型UDF編程實(shí)現(xiàn)自定義功能介紹Fluent中UDF編程的基本語法和規(guī)則，包括變量定義、函數(shù)聲明、循環(huán)控制等。通過UDF編程，在控制方程中添加自定義的源項(xiàng)，如化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)、自定義熱源等。通過UDF編程，實(shí)現(xiàn)自定義的邊界條件設(shè)置，如非均勻入口速度、自定義壁面溫度等。通過UDF編程，實(shí)現(xiàn)自定義的物理模型計(jì)算，如自定義湍流模型、自定義多相流模型等。07Fluent軟件在實(shí)際工程中的應(yīng)用案例流體力學(xué)分析案例利用Fluent軟件對(duì)飛機(jī)機(jī)翼進(jìn)行流場分析，可以模擬不同飛行狀態(tài)下的氣動(dòng)性能，為飛機(jī)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。汽車外流場分析Fluent軟件可用于模擬汽車行駛過程中的外流場，分析車身形狀、氣流分離等因素對(duì)空氣阻力的影響，為汽車造型設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化提供參考。管道流動(dòng)分析Fluent軟件可用于模擬管道內(nèi)的流體流動(dòng)情況，分析管道結(jié)構(gòu)、流體性質(zhì)等因素對(duì)流動(dòng)特性的影響，為管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供指導(dǎo)。飛機(jī)機(jī)翼流場分析電子設(shè)備散熱分析利用Fluent軟件對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行熱傳導(dǎo)分析，可以模擬設(shè)備在工作狀態(tài)下的溫度分布和散熱效果，為設(shè)備散熱設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)Fluent軟件可用于模擬建筑物內(nèi)外環(huán)境的熱傳導(dǎo)過程，分析建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、保溫材料等因素對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的影響，為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)分析Fluent軟件可用于模擬發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)的熱傳導(dǎo)過程，分析冷卻液流動(dòng)、散熱器性能等因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的影響，為冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。熱傳導(dǎo)分析案例橋梁結(jié)構(gòu)受力分析利用Fluent軟件對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，可以模擬橋梁在不同荷載作用下的應(yīng)力、變形等力學(xué)性能，為