ANSYS_FLUENT培训教材(完整)
ANSYSFLUENT培训教材之求解器设置
Calculate a solution
Modify solution parameters or grid
Check for convergence
Yes
No
Check for accuracy
No
Yes Stop
A Pera Global Company © PERA China
求解器选择
中有两种求解器 – 压力基和密 度基。
求解过程概览
求解参数 选择求解器 离散格式 初始条件 收敛 监测收敛过程 稳定性 设置松弛因子 设置 加速收敛 精度 网格无关性 自适应网格
Set the solution parameters
Initialize the solution
Enable the solution monitors of interest
启动 初始化 压力基求解器: 密度基求解器: 当选择密度基求解器后在 里可见
在粗网格上用多重网格求解 通过 命令来设置
A Pera Global Company © PERA China
培训教材 第四节：求解器设置
A Pera Global Company © PERA China
概要
使用求解器（求解过程概览） 设置求解器参数 收敛 定义 监测 稳定性 加速收敛 精度 网格无关性 网格自适应 非稳态流模拟（后续章节中介绍） 非稳态流问题设置 非稳态流模型选择 总结 附录
A Pera Global Company © PERA China
初始化
要求所有的求解变量有初始 值
更真实的初值能提高收敛稳 定性，加速收敛过程.
有些情况需要一个好的初值
在特定区域对特定变量单独 赋值
FLUENT培训教材10后处理
GUI 布局
Additional tabs (various tools) Outline tab (“model tree”)
Details view
Various Viewers (3D, Chart, …)
CFD-Post 一般流程
1. 确定位置。数据会在这个位 置抽取出来，各种图形也在 这个位置产生
ANSYS FLUENT 培训教材 第十节：后处理
概览
FLUENT结果有两种后处理方式 – FLUENT 后处理工具 – 集成在FLUENT 中的历史遗留产品 – ANSYS CFD-Post –ANSYS CFD 产品的新一代后处理工具，可 以单独运行或在Workbench下运行。 两种后处理都包括了分析CFD结果的许多工具 – 等值面 – 速度矢量图 – 等值线图 – 流线图/迹线图 – 二维曲线图 – 动画 可以包括任意用户定义的变量（通过流场函数定义或UDF定义）
– 边界和网格区域可以编辑、用变量 着色
–网格区域从网格中提供所有内部或 外部的二维/三维区域
用户创建的位置都罗列在User
Locations and Plots菜单下
报告中含有的项目列表
位置类型
面(Planes) –XY Plane, Point and Normal, etc. –在求解域里，可以创建圆或矩形 点(Point) –XYZ: 坐标系创建. 通过鼠标拾取 –节点数(Node Number): 一些求解器错误产 生的节点数信息 –最大/最小变量: 标明最大/最小变量出现的 地方 点云(Point Cloud) –创建多个点
Rendering Options
– 在面上打光
– 注释 – 面操作
– 使用重叠、不同的颜色、打 光、透明等混合的方式
ANSYS FLUENT培训教材之求解器设置
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
压力速度耦合
压力基求解器通过连续性方程和动量方程导出压力方程或压力修 正方程
FLUENT中有四种耦合方式
– Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations (SIMPLE)
• 默认算法，稳健性好
– SIMPLE-Consistent (SIMPLEC)
隐式方法一般优于显式，因为其对时间步有严格的限制 显式方法一般用于流动时间尺度和声学时间尺度相当的情况（如高马
赫激波的传播）
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
离散化（插值方法）
存储在单元中心的流场变量必须插值到控制体面上
对流项的插值方法有: – First-Order Upwind – 易收敛，一阶精度。 – Power Law –对低雷诺数流动 （ Recell < 5 ）比一阶格式更精确 – Second-Order Upwind – 尤其适用流动和网格方向不一致的四面体/三 角形网格，二阶精度，收敛慢 – Monotone Upstream-Centered Schemes for Conservation Laws (MUSCL) – 对非结构网格，局部三阶精度，对二次流、旋转涡、力等 预测的更精确 – Quadratic Upwind Interpolation (QUICK) – 适用于四边形/六面体以及 混合网格，对旋转流动有用，在均匀网格上能达到三阶精度
Initialize the solution
Enable the solution monitors of interest
Calculate a solution
Modify solution parameters or grid
Fluent教程学习教程
指定流体区域
第18页/共71页
第十八页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
关闭DesignModeler
第19页/共71页
第十九页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
第20页/共71页
第二十页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
划分网格
第21页/共71页
第二十一页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第34页/共71页
第三十四页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第35页/共71页
第三十五页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第36页/共71页
第三十六页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
启动Ansys Fluent
第37页/共71页
第三十七页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第38页/共71页
第四十二页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第43页/共71页
第四十三页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第44页/共71页
第四十四页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
设置流体性质
第45页/共71页
第四十五页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第46页/共71页
第四十六页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
第13页/共71页
第十三页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
创建管道
第14页/共71页
第十四页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
第15页/共71页
第十五页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
第16页/共71页
第十六页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
第17页/共71页
第十七页，编辑于星期五：十九点 三十九分。
第三十八页，编辑于星期五：十九点 三十九分 。
ANSYS FLUENT官方培训教程10后处理1
的流动速度
A Pera Global Company © PERA China
其他图形对象
Text: 在viewer中加入自己的labels
– 可自动显示和改变time step/values, expressions, filenames及dates
Text Coord Legend Instance Clip Colour Frame Transform Plane Map
– X, Y, Z, Normals , mesh quality data
Solution variables
– 来自结果文件
User Defined variables
– 创建新的变量
Turbo variables
– 为透平机械算例自动创建的变量
A Pera Global Company © PERA China
Coord Frame Legend
– 为plot创建Legend
Instance Transform
– 对plot进行旋转或平移操作
A Pera Global Company © PERA China
其他图形对象
Clip Plane
– 定义面; 用于对所创建的这个面前/后 的几何
Text Coord Legend Instance Clip Colour Frame Transform Plane Map
位置类型
体(Volumes)
– 以 Surface构建 • 以选择的所有面构建而成 • 用于网格检查 – 等值体(Isovolume) • 基于变量
A Pera Global Company © PERA China
位置类型
Isosurface of pressure behind a flap valve
ansysfluent官方培训教程07udf
ansysfluent官方培训教程07udf一、教学内容本节课我们将学习Ansys Fluent官方培训教程的第七部分，主要内容包括UDF（UserDefined Functions）的入门和使用。
通过本节课的学习，学生将掌握如何使用UDF自定义边界条件、修改流场变量以及实现更复杂的功能。
二、教学目标1. 了解UDF的概念和作用；2. 学会使用UDF自定义边界条件；3. 掌握通过UDF修改流场变量的方法；4. 能够运用UDF实现简单的人工天气变化。
三、教学难点与重点重点：UDF的概念和作用、UDF的基本语法和使用方法。
难点：通过UDF修改流场变量、实现复杂功能。
四、教具与学具准备1. 电脑；2. Ansys Fluent软件；3. UDF示例文件；4. 教学PPT。
五、教学过程1. 实践情景引入：讲解通过UDF实现边界条件修改的实例，让学生了解UDF的作用和基本使用方法。
2. 知识讲解：详细讲解UDF的概念、基本语法和使用方法，让学生理解如何通过UDF实现自定义功能。
3. 例题讲解：分析并讲解UDF示例文件，让学生学会如何编写和应用UDF。
4. 随堂练习：让学生自行尝试修改示例UDF文件，观察修改后的流场变化，巩固所学知识。
5. 课堂讨论：引导学生探讨如何利用UDF实现更复杂的功能，如人工天气变化。
六、板书设计板书设计如下：1. UDF概念和作用2. UDF基本语法3. UDF使用方法4. UDF实现边界条件修改5. UDF实现流场变量修改6. UDF实现复杂功能示例七、作业设计1. 请用UDF实现一个自定义边界条件，并观察流场变化。
答案：自定义一个速度边界条件，使得入口速度为某一固定值。
2. 请用UDF修改流场中的某一变量，并观察变化。
答案：通过UDF修改流场中的密度值，使得某一区域密度增加。
3. 请尝试利用UDF实现一个简单的人工天气变化模型。
答案：通过UDF修改温度场，实现温度随时间的变化，模拟气温变化。
2024版ansysfluent官方培训教程07udf
选择合适的编程工 具
可以使用任何支持C语言的编程 工具来编写UDF程序，如 Microsoft Visual Studio、 Code:Blocks等。根据实际需求 选择合适的编程工具进行安装和 配置。
03
编写简单的UDF程 序
在了解基本语法和编程规范后， 可以尝试编写一个简单的UDF程 序，如计算流场中某点的速度大 小。在编写过程中，需要注意代 码的规范性和可读性。
2024/1/26
3
UDF定义及作用
01
UDF（User-Defined Function） 是用户自定义函数，允许用户在 ANSYS Fluent中编写自己的代 码来解决特定问题。
02
UDF可以用于定义边界条件、物 性参数、源项、控制方程等，扩 展了ANSYS Fluent的功能和灵 活性。
03
switch-case等，用于实现条 件判断。
循环结构包括for循环、while 循环和do-while循环，用于实 现重复执行某段代码的功能。
2024/1/26
在使用控制语句和循环结构时， 需要注意语法格式和正确使用 大括号（{}）来定义代码块。
13
UDF常用函数库介绍
数学函数库包含了常见的数学运算函数，如sin、 cos、sqrt等。
2024/1/26
不收敛问题
调整求解器设置、改进网格质量或调整边界条件，以提高求解收敛性。
21
性能优化建议
优化算法
选择更高效的算法和数据结构，减少计算量 和内存占用。
并行计算
利用ANSYS Fluent的并行功能，加速UDF 的计算过程。
2024/1/26
减少I/O操作
减少不必要的文件读写操作，以提高程序运 行效率。
ANSYSFLUENT培训教材UDF
cell_t c; Thread *ct; real xc[ND_ND]; thread_loop_c(ct,domain) {
begin_c_loop (c,ct) { C_CENTROID(xc,c,ct); if (sqrt(ND_SUM(pow(xc[0]-0.5,2.),
Fluid (cell thread or zone)
Domain
Cell Thread
face Thread
Cells
Faces
为了在thread (zone)中获得数据，我们需要提供正确的指针，并 使用循环宏获得thread中的每个成员(cell or face)
A Pera Global Company © PERA China
– 所有的UDFs 以 DEFINE_ 宏开始
– x_velocity 将在 GUI中 出现
– thread 和 nv DEFINE_PROFILE 宏的参 数， 分别用来识别域和变量
– begin_f_loop宏通过 thread指针，对所有的面f 循环
F_CENTROID宏赋单元位置向 量给 x[]
点击 Interpret FLUENT 窗口会出现语言 如果没有错误，点击 Close
A Pera Global Company © PERA China
解释 vs. 编译
用户函数可以在运行时读入并解释，也可以编译形成共享库文件并和 FLUENT链接
解释 vs. 编译 – 解释
• 解释器是占用内存的一个大型程序 • 通过逐行即时执行代码 • 优势 – 不需要第三方编译器 • 劣势 – 解释过程慢，且占用内存
AnsysFluent基础详细入门教程（附简单算例）
AnsysFluent基础详细⼊门教程（附简单算例）Ansys Fluent基础详细⼊门教程(附简单算例)当你决定使FLUENT解决某⼀问题时，⾸先要考虑如下⼏点问题：定义模型⽬标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使⽤什么样的边界条件？⼆维问题还是三维问题？什么样的⽹格拓扑结构适合解决问题？物理模型的选取：⽆粘，层流还湍流？定常还是⾮定常？可压流还是不可压流？是否需要应⽤其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化？是否使⽤缺省的解的格式与参数值？采⽤哪种解格式可以加速收敛？使⽤多重⽹格计算机的内存是否够⽤？得到收敛解需要多久的时间？在使⽤CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。
第01章fluent介绍及简单算例 (2)第02章fluent⽤户界⾯22 (3)第03章fluent⽂件的读写 (5)第04章fluent单位系统 (8)第05章fluent⽹格 (10)第06章fluent边界条件 (36)第07章fluent流体物性 (55)第08章fluent基本物理模型 (63)第11章传热模型 (75)第22章fluent 解算器的使⽤ (82)第01章fluent介绍及简单算例FLUENT是⽤于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。
对于⼤梯度区域，如⾃由剪切层和边界层，为了⾮常准确的预测流动，⾃适应⽹格是⾮常有⽤的。
FLUENT解算器有如下模拟能⼒：●⽤⾮结构⾃适应⽹格模拟2D或者3D流场，它所使⽤的⾮结构⽹格主要有三⾓形/五边形、四边形/五边形，或者混合⽹格，其中混合⽹格有棱柱形和⾦字塔形。
（⼀致⽹格和悬挂节点⽹格都可以）●不可压或可压流动●定常状态或者过渡分析●⽆粘，层流和湍流●⽜顿流或者⾮⽜顿流●对流热传导，包括⾃然对流和强迫对流●耦合热传导和对流●辐射热传导模型●惯性（静⽌）坐标系⾮惯性（旋转）坐标系模型●多重运动参考框架，包括滑动⽹格界⾯和rotor/stator interaction modeling的混合界⾯●化学组分混合和反应，包括燃烧⼦模型和表⾯沉积反应模型●热，质量，动量，湍流和化学组分的控制体源●粒⼦，液滴和⽓泡的离散相的拉格朗⽇轨迹的计算，包括了和连续相的耦合●多孔流动●⼀维风扇/热交换模型●两相流，包括⽓⽳现象●复杂外形的⾃由表⾯流动上述各功能使得FLUENT具有⼴泛的应⽤，主要有以下⼏个⽅⾯●Process and process equipment applications●油/⽓能量的产⽣和环境应⽤●航天和涡轮机械的应⽤●汽车⼯业的应⽤●热交换应⽤●电⼦/HV AC/应⽤●材料处理应⽤●建筑设计和⽕灾研究总⽽⾔之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说，FLUENT是很理想的软件。
ANSYSFLUENT培训教材UDF
其他 UDF Hooks
除了边界条件、源项、材料属性外，
UDF 还可用于
– 初始化
Define
• 每次初始化执行一次
– 求解调整
• 每次迭代执行一次
– 壁面热流量
• 以传热系数方式定义流体侧的扩散和 辐射热流量
• 应用于所有壁面
Source terms
Repeat
Solve U-Momentum
Solve V-Momentum
Solve W-Momentum
Solve Mass Continuity; Update Velocity
Source terms
Solve Mass & Momentum
Solve Mass, Momentum,
float x[3]; /* an array for the coordinates */
float y; face_t f; /* f is a face
thread index */
begin_f_loop(f, thread) {
F_CENTROID(x,f,thread); y = x[1]; F_PROFILE(f, thread, nv)
Define User-Defined Functions Interpreted
把 UDF 源码加入到源文件列表中 点击 Build进行编译和链接 如果没有错误，点击Load读入库文件 如需要，也可以卸载库文件
/define/userdefined/functions/manage
把 UDF 源码加入到源文件列表中
UDF中的循环宏
几个经常用到的循环宏为:
ANSYS FLUENT官方培训教程10后处理2
Timestep Animation Quick Probe Selector Editor
动画创建
– 创建MPEGs
快速编辑器
– 对每个项目提供快速的初值改变
探测器
– 视窗中拾取点，显示变量的值
A Pera Global Company © PERA China
该例子中，第一个和第二个Keyframes 采用不同的视图位置和面的透明度. 在 Keyframes之间的改变通过插值的方法 逐渐改变
A Pera Global Company © PERA China
多文件模式
同时对多个文件进行后处理:
– 导入文件时，可以选择多个结果文件 – 导入多结构结果文件 (.mres) ，选用 Load complete history as> Separate Cases – 或导入其它的结果文件同时勾选 Keep current cases loaded – 每个文件都分别显示在目录树和视图窗 口
▪ 数据必须是瞬态结果文件
– Histogram
• 能建立各种数据类型的柱状图 • X轴变量为离散量，Y轴为频率
A Pera Global Company © PERA China
图表: 数据系列和轴
每种数据对应于一个位置(line, point, 等.) ，且对于于一个图表里的曲线 采用X 和Y 轴键设置轴上的变量 其余键为变量显示方面的设置
对新的表达式，在Definition下进行细节定义
– 右击，将显示Functions, Variables 等等，可用 于构建表达式
Plot按钮可用于对表达式进行XY的图示
Ansys Fluent基础详细入门教程(附简单算例)
Ansys Fluent基础详细入门教程(附简单算例)当你决定使FLUENT解决某一问题时，首先要考虑如下几点问题：定义模型目标：从CFD模型中需要得到什么样的结果？从模型中需要得到什么样的精度；选择计算模型：你将如何隔绝所需要模拟的物理系统，计算区域的起点和终点是什么？在模型的边界处使用什么样的边界条件？二维问题还是三维问题？什么样的网格拓扑结构适合解决问题？物理模型的选取：无粘，层流还湍流？定常还是非定常？可压流还是不可压流？是否需要应用其它的物理模型？确定解的程序：问题可否简化？是否使用缺省的解的格式与参数值？采用哪种解格式可以加速收敛？使用多重网格计算机的内存是否够用？得到收敛解需要多久的时间？在使用CFD分析之前详细考虑这些问题，对你的模拟来说是很有意义的。
第01章fluent介绍及简单算例 (2)第02章fluent用户界面22 (3)第03章fluent文件的读写 (5)第04章fluent单位系统 (8)第05章fluent网格 (10)第06章fluent边界条件 (36)第07章fluent流体物性 (55)第08章fluent基本物理模型 (63)第11章传热模型 (75)第22章fluent 解算器的使用 (82)第01章fluent介绍及简单算例FLUENT是用于模拟具有复杂外形的流体流动以及热传导的计算机程序。
对于大梯度区域，如自由剪切层和边界层，为了非常准确的预测流动，自适应网格是非常有用的。
FLUENT解算器有如下模拟能力：●用非结构自适应网格模拟2D或者3D流场，它所使用的非结构网格主要有三角形/五边形、四边形/五边形，或者混合网格，其中混合网格有棱柱形和金字塔形。
（一致网格和悬挂节点网格都可以）●不可压或可压流动●定常状态或者过渡分析●无粘，层流和湍流●牛顿流或者非牛顿流●对流热传导，包括自然对流和强迫对流●耦合热传导和对流●辐射热传导模型●惯性（静止）坐标系非惯性（旋转）坐标系模型●多重运动参考框架，包括滑动网格界面和rotor/stator interaction modeling的混合界面●化学组分混合和反应，包括燃烧子模型和表面沉积反应模型●热，质量，动量，湍流和化学组分的控制体源●粒子，液滴和气泡的离散相的拉格朗日轨迹的计算，包括了和连续相的耦合●多孔流动●一维风扇/热交换模型●两相流，包括气穴现象●复杂外形的自由表面流动上述各功能使得FLUENT具有广泛的应用，主要有以下几个方面●Process and process equipment applications●油/气能量的产生和环境应用●航天和涡轮机械的应用●汽车工业的应用●热交换应用●电子/HV AC/应用●材料处理应用●建筑设计和火灾研究总而言之，对于模拟复杂流场结构的不可压缩/可压缩流动来说，FLUENT是很理想的软件。
ANSYS_FLUENT中文培训教材PPT2
实体域用来赋予流体或固体材料
– 选择项包括多孔介质域、层流域、固定值域等
使用对称面和周期边界条件能减少计算量
未介绍的其他边界条件类型见附录
– 远场压力 – 排气扇 / 出风口 – 进风口 / 抽气扇 – 出口
A Pera Global Company © PERA China
附录
A Pera Global Company © PERA China
边界条件类型
外部边界
内部边界
– 通用
– Fan
• Pressure Inlet • Pressure Outlet
– 不可压缩流
• Velocity Inlet
– Interior – Porous Jump – Radiator
• Outflow (不建议用)
– 压缩流
• Mass Flow Inlet
输入的选择项
– 多孔介质域 – 源项 – 层流域 – 固定值域 – 辐射域
A Pera Global Company © PERA China
多孔介质
多孔介质是一种特殊的流体域
– 在 Fluid 面板中激活多孔介质域 – 通过用户输入的集总阻力系数来确
定流动方向的压降
用来模拟通过多孔介质的流动，或 者流过其他均匀阻力的物体
inlet
A Pera Global Company © PERA China
outlet
plate plate-shadow
改变边界条件类型
域和域的类型在前处理阶段定 义
要改变边界条件类型：
– 在 Zone 列表中选择域名。 – 在 Type 下拉列表中选择希
望的类型
A Pera Global Company © PERA China
ansys教程—fluent
Solver Settings
离散格式 (插值方法)
• 存储在单元中心的流场变量必须插值到控制体面上
Training Manual
• 对流项的插值方法有:
– First-Order Upwind – 收敛很快，但只有一阶精度.
– Power Law – 当Recell < 5 比一阶精度准确 (适用于低雷诺数流) – Second-Order Upwind – 二阶精度，对三角形/四面体网格以及流动方向与网格方向不一
© 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
5-2
Training Manual
April 28, 2009 Inventory #002600
Solver Settings
求解过程概述
• 求解参数
– 选择求解器
Set the solution parameters
Solve V-Momentum
Solve W-Momentum
Solve Mass Continuity; Update Velocity
Solve Mass & Momentum
Solve Mass, Momentum,
Energy, Species
• 压力基求解器有两种算法:
– 分离求解器 – 压力修正和动量方程顺序求解
– 只需要较少的内存 – 求解过程灵活
• 压力基耦合求解器 (PBCS)适用于大多数单相流, 性能优于标准的压力求解器.
– 不适用于多相流(欧拉), 周期性质量流和NITA算法 – 比分离求解器多用1.5~2倍内存
• 密度基耦合求解器 (DBCS)适用于密度、能量、动量、组分间强耦合的流动现象
FLUENT培训教材06传热模型
壳导热模型
壳导热模型处理板内部的 导热 求解器创建额外的导热单 元，但不能显示，也不能 通过UDF获得 固体属性必须是常数，不 能和温度相关
Static Temperature (cell value)
Virtual conduction cells
能量方程
能量输运方程:
Unsteady
Conduction
Conduction
Species Diffusion
Viscous Dissipation
Enthalpy Source/Sink
– 单位质量的能量 E :
– 对可压缩性流体，或者密度基求解器，总是考虑压力做功和动能。对压 力基求解器计算不可压流体，这些项被忽略，可以用下面的命令加入: – define/models/energy?
A Pera Global Company © PERA China
对固体板划分网格 vs. 薄壁方法
薄壁方法
– 人工模型模拟壁面热阻 – 壁面需要必要的数据输入（材料导热系数，厚度） – 只有对内部边界用耦合边界条件
Wall zone (no shadow)
Fluid zone
Wall thermal resistance is calculated using artificial wall thickness and material type. Through-thickness temperature distribution is assumed to be linear. Conduction is only calculated in the wall-normal direction unless Shell Conduction is enabled.
ANSYS_FLUENT经典完整培训教材
Equation Variable Continuity 1 X momentum u Y momentum v Z momentum w Energy h
CFD 模拟概览
Problem Identification
1. 2. Define goals Identify domain
Domain of Interest as Part of a Larger System (not modeled)
Domain of interest isolated and meshed for CFD simulation.
A Pera Global Company © PERA China
A Pera Global Company © PERA China
CFD如何工作?
ANSYS CFD 求解器是基于有限体积法的
– 计算域离散化为一系列控制体积 – 在这些控制体上求解质量、动量、能 量、组分等的通用守恒方程
Control Volume*
Fluid region of pipe flow is discretized into a finite set of control volumes.
Quadrilateral
Tetrahedron
Hexahedron
Pyramid
Prism/Wedge
计算域的各个部分都需要哪种程度的网格 密度？ – 网格必须能捕捉感兴趣的几何特征，以及 关心变量的梯度，如速度梯度、压力梯 度、温度梯度等。 – 你能估计出大梯度的位置吗？ – 你需要使用自适应网格来捕捉大梯度吗？ 哪种类型的网格是最合适的？ – 几何的复杂度如何？ – 你能使用四边形/六面体网格，或者三角 形/四面体网格是否足够合适？ – 需要使用非一致边界条件吗？ 你有足够的计算机资源吗？ – 需要多少个单元/节点？ – 需要使用多少个物理模型？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
使用对称或周期性？
流场和边界条件是否都是对称或 周期性的？
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
计算域的各个部分都需要哪种程度的网格
4.
Meshing
FLUENT使用UDF，CFX使用 User FORTRAN
计算精度要求到什么级别？
你希望多久能拿到结果？
CFD是否是合适的工具？
2. 确定计算域 Problem Identification
1. Define goals 2. Identify domain
如何把一个完成的物理系统分割出来？
Wedge (prism) mesh Tetrahedral mesh
Model courtesy of ROI Engineering
Energy h
* FLUENT control volumes are cell-centered (i.e. they correspond directly with the mesh) while CFX control volumes are node-centered
CFD 模拟概览 Problem Identification
CFD 分析一般应用在以下阶段: 概念设计 产品的详细设计 发现问题 改进设计
CFD分析是物理试验的补充，但更节省费用和人力。
限AN体SCY积FSD法CF如的D 何求解工器作是?基于有 Control
计算域离散化为一系列控制体 Volume* 积
在这些控制体上求解质量、动
量、能量、组分等的通用守恒
3. 创建几何模型 Pre-Processing
3.
Geometry
4.
Mesh
5.
Physics
6.
Solver Settings
你如何得到流体域的几何模型？ 使用现有的CAD模型
从固体域中抽取出流体域？
直接创建流体几何模型 你能简化几何吗？
去除可能引起复杂网格的不必要特征（倒 角、焊点等）
ANSYS FLUENT 培训教材 第一节：CFD简介
安世亚太科技（北京）有限公司
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
1. 定义模拟目的 Problem Identification
1. Define goals 2. Identify domain
你希望得到什么样的结果（例如，压降，流量），你如何使用这些结果？ 你的模拟有哪些选择？
你的分析应该包括哪些物理模型（例如，湍流，压缩性， 辐射）？
你需要做哪些假设和简化？ 你能做哪些假设和简化（如对称、周期性）？ 你需要自己定义模型吗？
9. Update Model
前处理和求解过程 3. 创建代表计算域的几何实体 4. 设计并划分网格 5. 设置物理问题（物理模型、材料属性、 域属性、边界条件 …） 6. 定义求解器 （数值格式、收敛控制 …） 7. 求解并监控
后处理过程 8. 查看计算结果 9. 修订模型
8. Examine results
Tetrahedron
Hexahedron
你能使用四边形/六面体网格，或者三角 形/四面体网格是否足够合适？
需要使用非一致边界条件吗？
你有足够的计算机资源吗？
需要多少个单元/节点？
Pyramid
Prism/Wedge
需要使用多少个物理模型？
四边形/六面体还是三角形/四面体网格
对沿着结构方向的流动，四 边形/六面体网格和三角形/ 四面体网格相比，能用更少 的单元/节点获得高精度的结 果 当网格和流动方向一致， 四边形/六面体网格能减 少数值扩散 在创建网格阶段，四边形 /六面体网格需要花费更 多人力
问题定义 1. 确定模拟的目的
1. Define goals
2. 确定计算域
2. Identify domain
Pre-Processing
3. Geometry 4. Mesh 5. Physics 6. Solver Settings
Solve
7. Compute solution
Post Processing
密度？
5.
Physics
6.
Solver Settings
网格必须能捕捉感兴趣的几何特征，以及
关心变量的梯度，如速度梯度、压力梯度、
温度梯度等。
你能估计出大梯度的位置吗？
Triangle
Quadrilateral
你需要使用自适应网格来捕捉大梯度吗？
哪种类型的网格是最合适的？
几何的复杂度如何？
计算域的起始和结束位置
在这些位置你能获得边界条件吗？ Domain of Interest
这些边界条件类型合适吗？
as Part of a Larger System (not modeled)
你能把边界延伸到有合适数据的位 置吗？
能简化为二维或者轴பைடு நூலகம்称问题吗？
Domain of interest isolated and meshed for CFD simulation.
方程
Unsteady
Convection
Diffusion
Generation
Fluid region of pipe flow is discretized into a finite set
of control volumes.
Equation Variable Continuity 1 X momentum u Y momentum v Z momentum w
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