Fluent-卡门涡街算例流程解析课件.ppt

Click to edt Master title style,Workshop Supplement,卡门涡街算例流程,动机,自然界几乎所有流动都是瞬态的,下列情况可以近似为稳态,:,忽略瞬态的脉动,引入整体的时间平均来消除瞬态影响,CFD,中使用稳态方法的好处是,更少的计算资源,更容易后处理和分析,许多应用要求使用瞬态求解,:,气动（飞机、机车等）,涡脱落,旋转机械,动静干涉，失速，喘振,多相流,自由液面，气泡动力学,变形域,内燃机燃烧，投放,瞬态换热,瞬态加热或冷却,瞬态流动的根源,自然发生的瞬态流动,由于流体中不稳定性的增长或者非平衡的初场引发的瞬态流动,例如：自然对流，湍流涡，流动波（重力波、激波）,强迫瞬态流动,时间平均的边界条件，源项引起的瞬态流动,例子：喷嘴的脉冲，旋转机械的动静干涉,Kelvin-Helmholtz Cloud Instability,Buoyant Box Falling Into a Pool of Water,瞬态,CFD,分析,模拟指定时间内的瞬态流场,可以通过以下方法求解,:,稳态解,流场不再随时间变化,时间周期解,流场形态随时间脉动重复出现,目标可以简化为分析预定时间间隔的流动,自由表面流,移动的激波,抽取关心的变量,特征频率（如：斯德鲁哈尔数）,时间平均或,/RMS,值,时间相关的参数（如，热固体的冷却时间，污染物的停留时间）,特殊数据（快速傅立叶变换）,瞬态流动模拟流程,激活瞬态求解器,设置物理模型和边界条件,允许设置瞬态边界条件,UDF,或分布文件,指定初场,最好用有物理意义的初场，如稳态流场,求解器设置，监测设置,设置动画和数据输出选择,选择时间步和最大迭代次数,设定时间步数,计算,激活瞬态求解器,在,General,菜单下选择,Transient,按钮,:,开始执行迭代前，需要设置附加的控制,求解器设置,动画,数据输出,/,自动保存选项,选择瞬态时间步长,在,Run Calculation,菜单中设置时间步长，,t,t,必须小到能解析和时间相关的特征。

确定每个时间步的最大迭代步内能收敛,时间步大致可按照下面公式估计,:,也可以选择能解析流动特征的时间步（在指定脉动周期的情况下）,指定零时间步时迭代，求解器会仅仅在当前时间步下收敛,对许多瞬态流动，,PISO,格式有助于加速收敛,瞬态模型选择,自适应时间步长,基于局部截断误差自动调整时间步长,可以通过,UDF,指定,时间平均的统计,在使用,LES,时需要使用,在使用密度基求解器时，,Courant,数定义了,:,密度基显式求解器的全局时间步长,密度基隐式求解器的伪时间步长,真实时间步长仍然必须在迭代面板中定义,瞬态流动模型,动画,必须在计算前设置动画,动画帧在计算中写出并存储,创建动画的其他方法,另外一个创建动画的方法是利用,Execute Commands,可以通过文本命令或宏定义在预定的迭代步或时间间隔，执行哪些操作,这种方法在创建高质量的动画结果时有用,定义生成动画帧（云图、矢量图等）并存储文件的命令,.,利用第三方软件把这些文件链接成动画文件（,AVI,MPG,GIF,等）,执行迭代,最通常的时间推进格式是迭代格式,求解器在当前时间步收敛然后推进到下一个时间步,当,Max Iterations/Time Step,达到时，或者收敛标准满足时，时间推进到下一步,各时间步依次收敛直至达到总时间步,必须定义初始化,设置流体域的初始质量和流场的初始状态,非迭代时间推进法,(NITA),可以用于更快速的计算时间,收敛行为,瞬态计算的残差图不一定能说明收敛,下图显示了简单问题的瞬态计算残差图,时间步长的选择应该使得在一个时间步内残差下降三个量级,这将确保瞬态行为被解析,瞬态模拟的技巧,压力,-,速度耦合采用,PISO,格式，比标准,SIMPLE,格式更易收敛,选择合适的时间步长以至每个时间步长内能收敛三个量级,每个时间步的迭代次数大约,20,次，减少时间步长比增加每步的迭代次数要好,记住对瞬态问题，精确的初场和边界条件一样重要，初场一定要符合真实物理条件,在计算前定义希望得到的动画,卡门涡街算例总流程,网格生成,读入网格,检查网格,指定求解器类型,设置湍流模型,从材料库中调出材料,设置计算域的介质属性,指定边界条件,求解设置，设置离散格式,初始化,求解,后处理,网格生成,创建项目文件,创建几何体,初始化块（,2D or 3D,）,创建,parts,、创建物质点,网格生成,创建,O-grid,创建,O-grid,选择,Split Block Ogrid Block,选择所有块,选择如图所示的,Faces,所有面位于几何体的平坦部分(,SYMM,INLET OUTLET,面),选择面自动选择临近的块,屏幕混乱?使用,F9,切换到动态模式,重新摆正模型以便观察,在使用,F9,切换回选择模式,单击鼠标中键并,Apply,网格生成,建立关联,关联线,O-grid,部分线关联,其余边界线关联,注意：,边线未关联无法导出，关联时最好是单独关联,关联线时投影点,网格生成,确定网格尺寸,划分线网尺寸,调整其他线尺寸,根据几何体尺寸,来确定网格尺寸,网格生成,查看网格质量,网格生成,导出网格,1.,转换为非结构化求解器的网格,2.,导出网格,根据模型维数,选择,2D,或,3D,读入网格,检查网格,查看网格尺寸、指定求解器类型,指定求解器类型,尺寸调整,从材料库中调出材料,设置计算域的介质属性,指定边界条件,设置入口速度,求解设置,初始化,设置动画（可选）,求解,后处理,云图显示,后处理,散点图显示,后处理,散点图显示,出,口,速度散点图显示,后处理,散点图数据保存,后处理,散点图数据对比,后处理,矢量图显示,流线图,。