FLOW3D基础
flow3d官方培训教程中的实例中文说明
Flow3D学习——3 算例1 Aerospace TutorialAerospace Tutorial新建一个项目，Model Setup Tab-Meshing & Geometry Tab-SubcomponentTab-Geometry Files-c:\Flow3D\gui\stl_lib\tank.stl，Type and Potential 使用缺省选项，因为将引入其它形状作为固体，Subcomponent 1中坐标范围(Min/Max)为：X: 5.0～15.0, Y: 5.0～15.0, Z: 0.0～15.0tank.stl的单位对FLOW-3D来说是未知的，可能是英寸、英尺、毫米等，现在假设模型是SI（国际单位），那么流体或固体的属性都应该是SI的。
（这里有些糊涂，FLOW-3D会使用STL文件中的单位么？）模拟的情况为从圆柱形底部入口向球形水箱内充水，计算域应该和此形状范围相近，略大一点但不能紧贴着形状边界。
底边界的位置和边界条件类型有关，如果入口处流速已知那么模拟多少入口长度没有关系，因为断面形状是固定的，但是如果特定位置的压力是已知的，那么要把边界放在该位置处因为压力会受入口长度的重力和粘性效应影响而变化。
建议计算域要大于最大几何尺寸的5%，底边界除外，可以小于5%，这样计算域底部和入口交叉，不会挡住水流，因此计算域定义为X: 4.95～15.05 Y: 4.95～15.05 Z: 0.05～15.05在Mesh-Cartesian的Block 1中按上面参数修改计算域尺寸，然后在Block 1上右键选择Update Mesh更新显示。
Re = Reynold数= Inertial Force/Viscous Force = UL/νBo = Bond数= Gravitational Force/Surface Tension Force = gΔρL^2/σWe = Weber数= Inertial Force/Surface Tension Force = LU^2ρ/σU是特征流速，L是特征长度，g是重力加速度，ρ是密度，σ是表面张力系数。
FLOW-3D使用简介PPT学习课件
Note: The inactive part of the mold is not shown here just to illustrate the effect of deactivating cells.
2020/3/5
Die casting, filling time 56 msec （压铸, 充型时间 0.056 sec） • full die volume:
simulation #1
simulation #2
simulation #3
…
2020/3/5
20
设定 Restart
2020/3/5
Navigator 让使用者可以简单的建 立 restart simulation
21
Restart Simulation 细项设定
定义重新启动 flsgrf文件源
Marine 船舶
2020/3/5
6
OffShore Platform 近海平台
InkJets 喷墨
Aerospace 航空航天
Multiphase Fluid 多相流
Valve 阀门等流体控制
Consumer Product 消费品
2020/3/5
7
在电脑的计算求解下，设计人员可测试多项 工程上之设计变更以及得到合适的结果。 测试设计方案以及事前找出设计缺陷。 比较多种设计方案之优劣。 减少水工模型制作所需要花费的时间及金钱。
从列表中选择重 新启动时间
使用者可以用浏览的方式检视希望 继续分析的时间。
Restart 的 source (flsgrf.dat) 不需要一 定与设定档在同一个文件夹内。
如果执行时 restart source 档案存在 ，程式会自动列出使用者可以选择 restart 执行的时间点。
flow-3d应用简介--中文
VOF——Volume of fraction；
12
© 2009 Hi-Key Technology
FLOW-3D® 的应用领域
航天工业
低重力状态下推进器内燃料的运动模式
液体在通过 Laval Nozzle 时产生的气穴（ Cavitation ）现象
船舶
船只举升以及水波流动之模拟
© 2009 Hi-Key Technology
Flow-3D基本介绍—功能特点
1.3 Flow-3D的功能特点
FLOW-3D是一套全功能的软件，其功能包括导入几何模型、生成
网格、定义边界条件、计算求解和计算结果后处理。
完全整合的图像式使用界面让使用者可以快速的完成从仿真专案
10
Nested block enhances resolution around sphere.
© 2009 Hi-Key Technology
Flow-3D基本介绍—功能特点
采用FAVORTM 技术，使得矩形网格也能描述复杂的几何外型，从而可以 高效率并且精确的定义几何外型 ； （Fractional Area / Volume Obstacle Representation)
喷墨
利用薄膜振动产生墨珠 15
利用压力产生墨珠
© 2009 Hi-Key Technology
FLOW-3D® 计算结果演示
1.4 计算结果演示
球体自由落体过程
球体在水中平移的运动过程
16
© 2009 Hi-Key Technology
FLOW-3D® 计算结果演示
1.4 计算结果演示
水波流动过程
FAVOR 传统的 FDM
第二章FLOW-3D 填充分析
Component Type 物件类别
Solid
Hole
Complement
2.2、网格建立
• 网格基本设定 – Uniform Meshes – Non-Uniform Meshes • 网格建立重点 • Multi-Block Meshes • 操作：建立网格
网格基本设定
• Uniform Meshes
• • • •
2.3、分析條件設定
• FLOW-3D 可以指定分析停止的条件。分别是： – Finish Time（指定时间，时间到达时停止） – Fill Fraction（指定充填率，充填率到达指定值时停 止） – Solidified Fluid Fraction（指定固化率，固化率到达 指定值时停止） • Finish Time 为最高判断原则，一旦到达 Finish Time， 程式会强迫停止。 • 一般执行充填仿真时，会选用 Fill Fraction 作为程式判 断条件（在 Finish Time 填入较大的数值）。
Defect Tracking
FLOW-3D多孔介质模型-渗流模型培训讲学
• Resolve all geometry (FAVOR)
• Geometry represented as volume fraction (porosity) open to flow
• Compute pressures and velocities • Assume flow is uniform over cell
PmucK1/2u2
x K
where = fluid density
viscous
transitional
inertial
Understanding FLOW-3D®’s Drag Model
• 由于流体在多孔介质中受到的很多阻力太小而无法求 解，所以用一个均布的阻力系数来计算：
N-S张量方程
u t V 1 f A fu u 1 p V 1 f A fu G K u
– Pressure difference across this
saturation front is dictated by a
user-defined capillary pressure
(Pcap)
d
Pcap
4cos
d
s Concave case (lower pressure in
a
liquid) is assumed to have +ve Pcap
• 激活 Porous media 多孔介质物理模型 • 创建 porous component (s) 多孔材料
Setting Up A Porous Media Simulation
Porous media simulation setup steps:
1) Decide flow type: Saturated or Unsaturated
Flow3D培训教程
Flow3D培训教程FLOW-3D V9.3.2 水利教程上海飞熠软件技术有限公司目录1. 为何选择Flow-3D软件, ............................................................ 2 2. Flow-3D软件界面 (2)3. Flow-3D分析流程 (2)3.1 运行FLOW-3D (2)3.2 几何体的设置 (2)3.3 General设置 (2)3.4 Physics设置 (2)3.5 Fluids设置 (3)3.6 Meshing _Geometry设置 (3)3.7 Boundary设置 (3)3.8 Initial设置 (4)3.9 Output设置 (4)3.10 Numerics设置 (4)3.11 计算 ..................................................................... ... 4 案例1 渠道流动状况 ....................................................................4 案例2 波浪运动 ..................................................................... ... 6 案例3 卷气量分析 ......................................................................7 案例4 球从半空中掉下 (7)案例5 强制球在水面移动 ................................................................ 8 案例6 开闸泄流 ..................................................................... ... 9 案例7 搅拌不同密度流体 (11)3.1 为何选择Flow-3D软件,网格可以自由分割，不需要与几何文档建立关联, FAVOR可以描述非常复杂的流场运动模式,TruVOF与自由液面模型描述,多网格区块建立技术能够大幅度地提高计算效率,运动物体GMO碰撞模型设置简单方便。
FLOW D使用简介
GB），请先确认硬盘空间足够。 分析网格数量与内存大小有关，请先确
认内存足够（建议最小内存 = 2 GB）。
VOF（Volume of Fluid）
1975年，Dr. Hirt & Dr. Nichols发表VOF技术 1.定义流体的液面动作状态 2.追踪流体液面流动时的变化 3.定义流体流动时的边界条件设定 所有的CFD软件，关于自由液面的定义，均Follow此一准则。
FAVO R
传统的 FDM
新功能简介
全新的操作管理方式 Navigator
模拟设定 全新的restart逻辑计算 加强模型设定
后处理功能更新 能够直接以载入 STL图档（显示几何），包括了GMO功能
自动更新功能 求解器
执行过程中可以随意调整计算采用的数值方式 新的物理模型:
Note: The inactive part of the mold is not shown here just to illustrate the effect of deactivating cells.
Die casting, filling time 56 msec （压铸, 充型时间 0.056 sec） • full die volume:
功能: 所有在 Numerics tab 内的数值选项，都可以在执行过成中随时调整。不 需要把整个执行中断再重新设定; 在执行任何分析前，可以先设定 restart data – 为了安全起见; 设定过程中与时间（time）相关的选项可以重新设定; 新的设定可以存入 simulation 的 prepin 档; 分析过程中，如果觉得更改的设定不算好，可以随时切换成原始设定; 所有的变更调整都自动纪录在 log 档中.
Flow-3D介绍
专业流体软件Flow-3D介绍一、Flow-3D软件介绍Flow-3D软件是由美国Flow Science公司研发的三维计算流体动力学和传热分析软件，自1985年正式推出商业版之后，就以其功能强大、简单易用、工程应用性强的特点，逐渐在CFD（计算流体动力学）和传热学领域得到越来越广泛的应用。
目前Flow-3D软件已被广泛应用于水力学、金属铸造业、镀膜、航空航天工业、船舶行业、消费产品、微喷墨头、微机电系统等领域，它对实际工程问题的精确模拟与计算结果的准确性都受到用户的高度赞许。
该软件所具有的功能特点如下：（1）Flow-3D是一套全功能的软件，具有完全整合的图像式使用界面，其功能包括导入几何模型、生成网格、定义边界条件、计算求解和计算结果后处理，也就是说一个软件就能使用者快速地完成从仿真专案设定到结果输出的过程，而不需要其他前后处理软件。
（2）Flow-3D生成网格的技术利用其自带的划分网格的工具，采用可自行定义固定格点的矩形网格区块生成网格，不仅易于生成网格，而且建立的网格与几何图档不存在关连性，因此网格不受几何结构变化的限制。
如图所示。
图1 Flow-3D生成网格技术（3）Flow-3D提供的多网格区块建立技术，使得在对复杂模型生成网格时，在不影响其他计算区域网格数量的前提下，对计算区域的局部网格加密。
多网格区块可采用连接式（Linked）或巢式（Nested）网格区块进行网格建立。
图2 多网格区块建立技术（4）Flow-3D独有的FA VOR TM技术（Fractional Area / V olume Obstacle Representation)，使其所采用的矩形网格也能描述复杂的几何外型，从而可以高效率并且精确地定义几何外型。
图3 FAVOR技术与传统FDM技术的对比（5）Flow-3D采用的独特的计算方法TruVOF®，是经过对VOF技术的进一步改进，能够准确地追踪自由液面的变化情况，使其能够精确地模拟具有自由界面的流动问题，可精确计算动态自由液面的交界聚合与飞溅流动，尤其适合高速高频流动状态的计算模拟。
第四章_FLOW-3D_铸造纯固化分析
•
Add fluid & Add temperature
• 利用 Add fluid & Add temperature 建立一个可把图档完 全包覆的力方体，详细的尺寸可叁考 Geometry的 Global 资料。
• X：-15 ~ 8 Y：-8 ~ 12 Z：0 ~ 5
Add fluid & Add temperature
第四章、FLOW-3D 铸造 纯固化分析
FLOW-3D® v9.2
目录
1. 2. 3. 4. 纯固化与接续固化的差异 基本设定（叁考接续固化分析） 初始条件设定 执行第四组分析
4.1、纯固化与接续固化的差异
• 有些铸件制程，充填阶段造成的问题不多，反而是固 化时产生的缩孔才是问题的重点。 • 为了解决此类的问题（因为充填分析会需要较长的电 脑执行时间），可以利用 FLOW-3D 提供的单纯固化 分析预测问题。 • 纯固化分析与接续固化分析的最大不同，在於纯固化 分析是假设金属的温度完全相同，然後开始固化；接 续固化分析的温度分布来自於充填阶段，因此会有温 度的差异。
•
在模穴内任意位置以 Shaft + 鼠标左键点 选，下方会提供该点 之座标。
Add fluid pointer
• X, Y 从前面量测的位置填入 数据，Z 的位置只要在 0 ~ 5 之间即可（因为模型的 Z 轴 大小为 0 ~ 5） 填入金属熔汤温度
•
•
假设流体将模穴全部填满 fluid fraction 流体填满率 = 100% = 1
• 设定范围时，两个的区块大小设定都完全相 同
调整温度
• 设定完成後，开启左侧视窗中 的 Temperature region 1，填 入金属的融点温度。 • 固化时，会以整个模穴内的金 属温度都假设成此温度开始计 算。
flow-3d控制方程_解释说明
flow-3d控制方程解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍Flow-3D控制方程的相关知识，包括其基本概念、流体力学基础以及其在流体模拟中的应用。
Flow-3D是一种数值流体力学软件，经过多年的发展和改进，已广泛应用于各个工程领域。
1.2 文章结构文章主要由五个部分组成。
引言部分对文章进行了总体概述，并说明了各部分内容的安排。
接下来是流体力学基础知识部分，介绍了控制方程的概念和Navier-Stokes方程的基本原理，以及流体流动特性相关的背景知识。
然后是Flow-3D简介部分，详细介绍了该软件的概况、功能和应用领域，以及在计算模型和网格划分方法上的特点。
在主要内容中，我们将重点讨论Flow-3D控制方程模型与求解方法，包括其基本模型、数值求解方法和模拟结果验证与误差分析。
最后，在结论与展望部分对全文进行总结，并对未来研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在通过对Flow-3D控制方程的解释和说明，使读者对该软件有更深入的了解。
通过介绍流体力学基础知识和Flow-3D的详细信息，读者将能够更好地理解和应用该软件进行流体模拟，并为相关工程和科研项目提供支持。
此外，本文还旨在促进对Flow-3D控制方程模型与求解方法的研究和探索，以提高流体模拟的准确性和可靠性。
2. 流体力学基础知识：2.1 控制方程概述流体力学是研究流动物质运动的科学。
在流体力学中，控制方程是描述流体运动的基本公式。
它们由基本原理和守恒定律导出，可以用来描述流体中质量、动量和能量随时间和空间的变化规律。
2.2 Navier-Stokes 方程Navier-Stokes 方程是描述不可压缩流体运动的基本方程之一。
它结合了质量守恒方程和动量守恒方程，并考虑了粘性效应。
Navier-Stokes 方程可以表示为：∂ρ/∂t + ∇·(ρv) = 0∂(ρv)/∂t + ∇·(ρvv+P) = μ∇^2v其中，ρ为流体的密度，t为时间，v为速度场，P为压力，μ为黏度。
Flow-3D介绍
专业流体软件Flow-3D介绍一、Flow-3D软件介绍Flow-3D软件是由美国Flow Science公司研发的三维计算流体动力学和传热分析软件，自1985年正式推出商业版之后，就以其功能强大、简单易用、工程应用性强的特点，逐渐在CFD（计算流体动力学）和传热学领域得到越来越广泛的应用。
目前Flow-3D软件已被广泛应用于水力学、金属铸造业、镀膜、航空航天工业、船舶行业、消费产品、微喷墨头、微机电系统等领域，它对实际工程问题的精确模拟与计算结果的准确性都受到用户的高度赞许。
该软件所具有的功能特点如下：（1）Flow-3D是一套全功能的软件，具有完全整合的图像式使用界面，其功能包括导入几何模型、生成网格、定义边界条件、计算求解和计算结果后处理，也就是说一个软件就能使用者快速地完成从仿真专案设定到结果输出的过程，而不需要其他前后处理软件。
（2）Flow-3D生成网格的技术利用其自带的划分网格的工具，采用可自行定义固定格点的矩形网格区块生成网格，不仅易于生成网格，而且建立的网格与几何图档不存在关连性，因此网格不受几何结构变化的限制。
如图所示。
图1 Flow-3D生成网格技术（3）Flow-3D提供的多网格区块建立技术，使得在对复杂模型生成网格时，在不影响其他计算区域网格数量的前提下，对计算区域的局部网格加密。
多网格区块可采用连接式（Linked）或巢式（Nested）网格区块进行网格建立。
图2 多网格区块建立技术（4）Flow-3D独有的FA VOR TM技术（Fractional Area / V olume Obstacle Representation)，使其所采用的矩形网格也能描述复杂的几何外型，从而可以高效率并且精确地定义几何外型。
图3 FAVOR技术与传统FDM技术的对比（5）Flow-3D采用的独特的计算方法TruVOF®，是经过对VOF技术的进一步改进，能够准确地追踪自由液面的变化情况，使其能够精确地模拟具有自由界面的流动问题，可精确计算动态自由液面的交界聚合与飞溅流动，尤其适合高速高频流动状态的计算模拟。
FLOW-3D高压铸造培训课程
2.12物理选 项设置
牛顿黏度
紊流 雷诺紊流模型
黏度和紊流
2.12物理选 项设置
• 2.1.3 流体的选项
1
流体选项
选择 ADC12材料
2
选择 单位
4 5
3
模具材料选择 Tools （工具）
Solids Database（材料数据选项）
选择H13
模具材料选择
选择单位
选择边然 后单击
此处293为20℃
初始条件设置
输出时 间间隔
输出设置
时间间隔即时间帧，为输出显示 的动态图片数量。
注：充填是把空的区域填满流体，当 充填满后会自动停止计算，所以按充填百分比输出
输出形式按充 填百分比
输出设置
在数字控制选项中保持所有默认形式， 不需做任何修改。
激活 选项
空区域 空气含量
空气密 度值0.012
2.12物理选 项设置
产品缺 陷追踪
激活缺 陷追踪
氧化物 生成率
2.12物理选 项设置
重力 设置
重力方 向设置
注：工件的坐标系为笛卡尔坐标系， 重力方向根据实际产品压铸时模具在 机床的方向，注意+ -号方向。
2.12物理选 项设置
热传选项
选择First order（一阶 热传的模型）
2.1.3 删除系统默认的网格体积块
删除系统默认 的网格
1
选中块，单击鼠标右键
2
删除网格 块
2.1.4 自动创建网格
把产品视图放在任意一 个视图中
自动创建网格
单击任意 一个视图
1
单击自动 创建网格
图标
2
按住用鼠标左键在
FLOW3D对网格划分一点资料知识分享
F L O W3D对网格划分一点资料/viewthread.php?tid=753294一建立一个新项目，会出现建模界面1设置全局参数（setting global parameters）建模界面包括8个按钮，其中每一个都将被用来设置你的参数。
第一个按钮是全局参数设置按钮，它允许用户设置一些高级选项，比如现在是否有液相界面、模型中有几种流体、流体是否为可压缩流体等等。
终止运算的方法有三种。
默认的方法为结束（设定）时间到达后终止（实际时间将在该模型中计算）；第二种方法是砂箱充满后终止；第三种方法为流体完全凝固后终止，此方法对金属铸造的应用尤为有用。
为了使砂箱充满后终止，选择Fill Fraction radio按钮并设置Finish Fraction为1.0（充满）。
结束时间也应当被设置，但是应注意结束时间要设置的足够长以避免砂箱未充满之前计算已经结束。
在知道了入口的开口面积以及充型速度之后结束时间大致可以估计出来。
当流动被确认以后，比如在房间中空气的流动没有任何的流体界面。
在本例中，存在一个由水和空气构成的突变界面（sharp interface）所以要选择free surface or sharp surface radio按钮。
将激活interface—tracking算法（参见theory manual部分的“流体界面以及自由表面【fluid interface and free surface】”）。
在这个例子中因为工作流体（working fluid）为水（空气被视为是被动的不占主要地位的），他将被视为不可压缩的，在界面中选择不可压缩流体（incompressible）按钮。
只有一种流体被用来建模，所以在这里选择One fluid radio按钮，当两种流体的密度相差很多的时候，比较恰当的是将密度比较小的流体视为空（恒定的压力---没有流动速度）。
如果将其视为两种流体将引起空气中动力学平衡的的求解问题。
FLOW-3D_V9.4_水利工程基础讲义
Fluid/gas mixture flow
Gas flow
Two-fluid VOF models are best applied to dispersed two-phase flow. Simulations with well separated phases should use one fluid TruVOF®
Flow Science 公司简介
1980年，由 Dr. C.W. Hirt 创立的Flow Science，于美 国新墨西哥州 Alamos 成立，其目标是提供一套计算精 确的 CFD（计算流体力学）软件。 1985年，FLOW-3D 商业版正式释出。其特有的VOF （Volume of Fluid）计算技术，能够提供极为真实且 详尽的自由液面（Free surface）流场信息，在产品开 发上可作为非常重要且可靠的参考依据。 由于其精确而稳定的特性，20多年来，FLOW-3D 已受 到如美国火箭实验室、海军、英国水利署、利物普大 学、通用汽车及HP…等等许多重要研究单位与国际大 厂的肯定。
如何用矩形網格描述複雜的形體? 如何用矩形網格描述複雜的形體?
FAVORR
利用 FAVOR 技术，使曲面造 型的 Model 也能够顺利的以矩 形网格加以描述，使分析模型 不会失真。
STL 图档
FLOW-3D 网格图档 FLOW-
FAVOR 对网格数量的影响
FLOW-3D 采用 FAVOR 技术，因此同样的几何造型（如 下图），FAVOR 仅需三层网格就可以描述得很精确，但 是传统的 FDM 技术必须以较多的网格数量才能够达到相 同的要求。
基本参数
1、下落高度：0.62米 2、上游长度：0.7米 3、下游长度：2.0米 4、上游的流体深度：0.24米 5、水的粘度：0.001Pa-s（自由液面、不可压缩流体） 6、水的密度：1000kg/m3 7、模拟时物理参数单位：SI 8、X-Z方向的2D模拟； 参考文件：prepin.VerticalDrop
FLOW3D基础
初始条件--Initial
④ ①
③
② ⑤
①展开Initial的Global； ②设置pressure为Hydrostatic pressure in Z； ③设置Fluid initialization为Use fluid elevation； 设置initial fluid elevation：0.5。 ④ 单击眼睛按钮（favor查看），弹出对话框； ⑤勾选fluid1，单击render，就可以看到初初始 的液面。
案例4 开闸放水
建模--Geometry
建模 subcomponent1到3属于component1 subcomponent4属于component2
①subcomponent1
①subcomponent2
②subcomponent4 ①subcomponent3
网格划分--Mesh
①新建mesh block1； ②右键mesh block1，单击 adjust mesh block: ③X -0.5 1.5 ④Y 0 1 ⑤Z 0 2 ⑥size of cells：0.02
①Байду номын сангаас
②
①单击Analyze，弹出对话 框； ②选中flsgrf.exercise_1，结 果文件为前缀名flsgrf，单击 OK；
查看结果--Analyze
②
③ ① ④ ①选择数据格式 restart or Selected； ②选择显示变量； ③选择时间段； ④选择solid volume； ⑤勾选所有的网格； ⑥单击render。 ⑥
单位系统和时间控制--General
物理模型--Physics
流体材料--Fluids
运动属性--Moving object
第三章 FLOW-3D 几何创建
显示3D尺度的数值 物体在移动、旋 转或缩放时显示 立方框而看不到 物体
球、圆柱体、圆 锥、方体、环 和 导入STL文件
创 建 网 格
分 割 网 格 块
更 新 网 格
用户使 用鼠标 快速放 大对象
恢复物 体原来 的位置
切割 几何 体
切 割 网 格
控制图形窗口 的所有对象的 透明度
控制图形 窗口的灯 光强度
。
用户可以显示某坐标系： 1. 显示在对象的中心 2. 显示在原点（ 0,0,0 ） 3. 显示在图形窗口的左 下角 4. 不显示坐标系
所有物体着色是否改变 成solid颜色（只是显示 效果，实际没改变） 显示正面和背面颜色（ Tools>Options>Color并选择 Front face 或 Back） face. 用户查看平面限制器 的位置（所有或X、 Y、Z任一个方向）
在树结构每个组件是 单独列出的，并根据 每个组成部分，列出 所有的子组件，以及 Collision(碰撞)， Solid(刚体 ),Surface(表面)， Electrical(电气)， Lost Foam(消失模)和 Porous Properties( 多孔性能)及Initial Conditions(初始条件 )的组成部分。
Solid
Hole
Complement
简单的定义（球，圆柱等） STL数据 Tetrahedral CAD数据
ANSYS数据
IDEAS数据 Topographic数据 以上的结合
线性限制 器
圆锥形限制器(
沿着 z 轴) conel(), coneh()
fconeh
q y fconel
1. 2.
flow3d Hydraulics教程
Flow3d 9.3.2 Hydraulics Tutorial水力教程本练习的目的是模拟水从水库通过薄壁堰流进下游水池。
图1 水流模拟在设计中，模拟的第一步是需要完全了解要分析的问题。
用流体力学知识，分析工程中哪些参数重要，怎样简化问题，可能出现什么问题，以及希望得到什么样的结果。
确定液体流动特性，如黏性、表面张力及能量作用大小的常用方法，是计算无量纲参数，如雷诺数、邦德数、韦伯数。
Re (Reynold’s Number)雷诺数=Inertial Force/Viscous Force=贯性力/黏性=UL/νBo (Bond Number)邦德数=Gravitational Force/Surface Tension Force=重力/表面张力=gΔρL2/σWe (Weber Number) 韦伯数=Inertial Force/Surface Tension Force=惯性力/表面张力=LU2ρ/σ这里U是特征速度，L是特征长度，g是重力加速度，ρ是密度，σ 是表面张力系数。
对本问题，水从18cm高堰流过，水流在堰底的速度可近似按自由落体运动分析得出：Velocity = sqrt(2*980*18) = 187.8 cm/s流体的雷诺数为：Re = 30cm x 187.8cm/s / 10-2cm^2/s = 5.6 x 105雷诺数大，意味着与贯性力相比，黏性力不可忽略。
因此，我们不需要精细的网格求解壁黏性剪切层。
当然，由于流态的紊乱，液体内部有很多黏性剪切力，因此，需要在模型中指定黏性参数。
邦德数按下式求得：Bo = 980cm/s^2 * 1 gm/cc * (30cm)^2/(73gm/s^2) = 1.2 x 104韦伯数按下式求得：We = 30cm * (187.8 cm/s)^2 * 1gm/cc / (73gm/s^2) = 1.45 x 104再者，大的邦德数和大的韦伯数表明，与重力和惯性力相比，表面张力可忽略。
flow3d中文初级入门教程
设置缺陷产生的速率
加入熔汤的材质，铝合金或者镁合金等。注意单位为CGS
点击flowVu进入网格划分界面，如下：
将模型转为xy平面显示，在图形区画出图示矩形框包围产品，然后弹出网格总数输入框， 输入总数即可自动划分网格，删除block1即可。
指定入水口速度和温度，从上图可以看出从X负方向入水，速度根据熔汤种类而 不同。
加入模壁材料：solids database－load－ok－选择CGS单位。 做压铸分析好像就炭钢一种材料，其他都是砂型铸造用。谁手中有更 多材料库的，可以分享么？
黏性
能量方程
模壁切应力
重力方向
卷气设置
缺陷设置
紊流模型
能量方程设置，考虑熔汤与模壁之间的热传导
设置重力的方向，根据实际压铸的入水口方向来确定重力方向，单位CGS
软件界面
新建一个分析项目
新建一个分析项目
打开一个已有的项目
分析结束条件
充填率100％，完全充满
设置分析结束条件
导入STL模型，方式：mesh－geometry－add－browse－选择STL文件－OK－ADD跳出 另外界面，如下：
设置转换比例，一般产品单位为MM， 此处转为cm
此处设为可充填型腔
熔汤初始温度和速度
大气压强
输出时间步距
Hale Waihona Puke 以充填百分比为输出基准收敛级数，对计算时间，分析结果都有影响
预览网格划分是否足够细密，入水口方向是否正确，
开始进行分析计算
第四章 FLOW-3D 网格与边界条件
1.5
2.0
Z
块#1
块#2
边界类型自动设 置为网格块
Block #3
网格块之间必须完全链接。
块#1的最大X= 块#2的最小X
X
Z
固定点 #4
固定点 #3
固定点 #2 固定点 #1 固定点 #1 固定点 #2 固定点 #3 固定点 #4
X
嵌套： 推荐- 外面块的网格线与里面块的 范围相配。
链接： 要求-完全匹 配的网格线
Connected 接续式网格区块
Nested 巢式网格区块
部分 重叠
网格区块可同时存在 Nested 及 Connected 格 式
发生『部分重叠』，这 样的网格区块无法使用
网格区块数量越少越好；每增加一个网格区块，至少 会增加一个需要计算叠代的边界。不必要的网格区块 会增加叠代可能造成的数值误差以及增加分析时间。 网格区块之间的 Aspect Ratio（网格尺寸）尽量采用 1.0 ~ 2.0 之间。 避免在流场紊乱（压力梯度较大）的位置建立网格区 块，网格区块连接的位置尽量位於流场平缓的区域。 在网格区块的连接位置，以 Fixed Point 确认网格区块 的连接，这样可以减少网格区块连接位置的体积误差 量。
在X,Y或Z任一个方向(你 想要的)按鼠标右键就会出 显Add,再点击就会出显Add Mesh Points窗口.
输入增加固定 点的位置值
在X坐标方向 单元总数是25 在点1和2之间 是7个单元 固定点4的单 元大小是0.2
固定 点1
0.0
固定 点2
0.5
固定 点3
固定 点4
x
在点3和4之间 是10个单元
Flow Out
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①用户可以选择步长的控制方法，对于初学 者，建议使用Stability and covergence和 Stability，步长会自适应； ②设置Initial time step：0.01； ③设置Minimum time step：1e-7。
计算--simulate
① ②
①回到Navigator，选中exercise1； ②单击第一排菜单simulate的Run simulation；
单位系统和时间控制--General
物理模型--Physics
流体材料--Fluids
运动属性--Moving object
①
③
② ④
①展开component2的 component properties； ②设置type of moving object为 Prescribed motion； ③单击moving object properties右边的Edit，弹出对 话框； ④设置运动速度：z velocity： 0.05。
②
④
边界条件--Bounll，即w。
边界条件--Boundary
①单击Mesh block3的X Max右边的按 钮，弹出对话框； ②选择Specified pressure，设置fluid fraction：1，fluid elevation：0.5， pressure：0； ③单击OK； ④其余为wall。
案例4 开闸放水
建模--Geometry
建模 subcomponent1到3属于component1 subcomponent4属于component2
①subcomponent1
①subcomponent2
②subcomponent4 ①subcomponent3
网格划分--Mesh
①新建mesh block1； ②右键mesh block1，单击 adjust mesh block: ③X -0.5 1.5 ④Y 0 1 ⑤Z 0 2 ⑥size of cells：0.02
初始条件--Initial
① ①展开Global，设置初始水位 0.5； ②添加流体区add fluid region， 设置limiter： x high：0，z high：1.5； ②
输出设置--Output
数值选项--Numerics
案例5 泥沙冲刷
建模--Geometry
①component1包含subcomponent1和 subcomponent2； ②component2包含subcomponent3； ③component3是沉积的泥沙，包含 subcomponent4，component type：packed sediment。
④
⑥
⑤
①同理，建立Mesh block 2; ②右键Mesh block 2，单击 Adjust mesh block，设置: X direction 3 4 Y direction 0 3 Z direction 0 1 ③右键Mesh block 1，单击 Auto mesh...，设置size： 0.06。 ④由于网格不对齐，右键Y direction，单击Add，弹出 对话框。 ⑤输入New mesh plane：1， 单击OK； ⑥边界网格由不对齐变为对 齐。
⑤
显示结果--Display
案例2 波浪运动
新建Simulation--拷贝复制
① ⑥ ② ④ ③ ①选中exercise1，右键弹出对话框； ②选中Add Simulation Copy...，弹出对 话框； ③输入exercise2； ④如果下面还有stl等文件也要勾选上； ⑤单击OK； ⑥exercise1下面显示exercise2。
Flow-3D水利上机培训教程
上海飞熠软件技术有限公司
标准的分析流程
Meshing & Geometry 研究对象图档导入
建立网格
General Physics Fluids Meshing&Geometry 选择单位系统 选择物理模型 选择流体材料 建立边界条件
给定初始条件
Preprocess Simulation Run Simulation Analyze + Display 预处理 计算 查看结果
计算--simulate
① ③ ②
①计算界面； ②Pause表示暂停，Resume表示继续计算， terminate表示中断计算； ④ ③Warning & Errors里面有提醒和出错信息； ④active cell表示有效网格，为flow-3D的计 算网格，决定所需要的物理内存。
查看结果--Analyze
流体材料--Fluids
边界条件--Boundary
①Z Min：wall； ②Z Max：Pressure，fluid fraction：0（表示空 气），pressure：0； ③X Min：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation：85，pressure：0； ④X Max：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation：10，pressure：0。
① ③ ①右键Initial，选择Add a fluid region，产生 fluid region1； ②设置limiters，X High：0，Z High：85， fraction of fluid：1； ③可以用眼睛按钮Favor查看水位
②
输出设置--Output
数值选项--Numerics
输出设置--Output
③ ① ②
①设置restart data的间隔时间：1； ②勾选Hydraulic data； ③设置Selected data interval：0.5，同时勾 选fluid velocity，Hydraulic data，pressure。
数值选项--Numerics
① ③ ①单击BC按钮； ②Mesh block1的x Min右边的按 钮（默认为S），弹出对话框； ③选择边界条件Specified pressure，设置Fluid fraction：1 （表示fluid1，0表示void或者 fluid2），Fluid elevation：0.6 （设置坐标值），Pressure：0； ④单击OK。其余设置为Wall。
案例3 大坝泄流
上游水深＝85m 下游水深＝10m
建模-Geometry
① ②
③ ①在Meshing & Geometry菜单下； ②单击STL按钮，弹出对话框； ③单击Add，找到路径下面的 dam.stl； ④单击OK。 ③ ④
网格划分--Mesh
单位系统与时间控制--Geometry
物理模型--Physics
边界条件--Boundary
①X Min：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation： 1.5；pressure：0； ②X Max：pressure，fluid fraction：1，fluid elevation： 0.5，pressure：0； ③Z Min：wall ④Z Max：pressure，fluid fraction：10，pressure：0；
单位系统与时间控制--General
物理模型--Physics
流体材料--Fluids
② ① ①单击Fluid1； ②单击第一排菜单栏的 Materials，单击Fluids Database...，弹出对话框； ③选中66号流体water； ④单击Load fluid 1。 ③ ④
边界条件--Boundary
初始条件--Initial
①
②
①单击Analyze，弹出对话 框； ②选中flsgrf.exercise_1，结 果文件为前缀名flsgrf，单击 OK；
查看结果--Analyze
②
③ ① ④ ①选择数据格式 restart or Selected； ②选择显示变量； ③选择时间段； ④选择solid volume； ⑤勾选所有的网格； ⑥单击render。 ⑥
初始条件--Initial
④ ①
③
② ⑤
①展开Initial的Global； ②设置pressure为Hydrostatic pressure in Z； ③设置Fluid initialization为Use fluid elevation； 设置initial fluid elevation：0.5。 ④ 单击眼睛按钮（favor查看），弹出对话框； ⑤勾选fluid1，单击render，就可以看到初初始 的液面。
网格划分
①右键Mesh-Cartesian，单击 Add a mesh block,产生Mesh block 1; ②右键Mesh block 1，单击 Adjust mesh block，设置: X direction 0 3 Y direction 0 1 Z direction 0 1 ③右键Mesh block 1，单击Auto mesh...，设置size：0.05。
④
⑤
新建模拟文档Simulation
⑥ ① ⑤ ② ⑤ ③
1. ④
①右键Hydraulics，弹出菜单； ②选择Add New Simulation…，弹 出对话框 ③输入Simulation名字exercise 1； ④选上前面的勾√，单击OK； ⑤工作目录Hydraulics下面显示模 拟文档exercise 1，文件为 Prepin.exercise_1，前缀名prepin。 ⑥ 单击exercise 1，Navigator右边 Model Setup被激活。
④
⑤
①同理，建立Mesh block3; ②右键Mesh block 3，单击 Adjust mesh block，设置: X direction 3 8 Y direction 3 4 Z direction 0 1 ③右键Mesh block 3，单击 Auto mesh...，设置size： 0.05。 ④由于网格不对齐，右键X direction，单击Add，弹出 对话框。 ⑤输入New mesh plane：4， 单击OK； ⑥边界网格由不对齐变为对 齐。