ANSYS Fluent流体仿真设计快速优化方法
ansys fluent中文版流体计算工程案例详解
ansys fluent中文版流体计算工程案例详解ANSYS Fluent是一种流体计算动力学软件，可用于解决各种流体力学问题。
本文将详细介绍ANSYS Fluent中文版的流体计算工程案例，包括案例的基本背景、模拟过程和结果分析。
这些案例旨在帮助用户深入了解ANSYS Fluent的使用方法和流体计算工程实践。
一个典型的案例是流体在管道中的流动。
该案例背景是，一根长直管道内有水流动，管道的直径为0.1米，长度为10米。
水的初始速度为1 m/s，管道的壁面是光滑的，管道两端的压差为100Pa。
现在需要使用ANSYS Fluent模拟该流体流动过程，并进一步分析不同参数对流动的影响。
首先，在ANSYS Fluent中创建一个新的仿真项目，并选择“仿真”模块。
在界面上点击“新建”按钮，在弹出的对话框中填写相应的参数，例如案例名称、计算器类型和尺寸单位。
点击“确定”后，进入模拟设置页面。
首先，需要定义获得流动场稳定解所需的物理模型和求解方法。
在“物理模型”选项卡中，选择“连续相”和“非恒定模型”。
在“湍流模型”中选择某种适合的模型，例如k-ε模型。
在“重力”选项卡中，定义流体的密度和重力加速度。
接下来，在“模型”选项卡中，定义管道的几何和边界条件。
选择“管道”作为流体领域的几何模型，并定义长度、直径和内壁面的润滑系数。
在“边界”选项卡中，定义管道两端的入口和出口条件，例如速度和压力。
将管道两端的压力差设置为100Pa，在入口处设置水的初始速度为1 m/s。
在出口处选择“出流”边界条件。
完成几何和边界条件的定义后，点击“模拟”选项卡进入模拟设置界面。
在“求解控制”中，设置计算时间步长和迭代次数。
选择合适的网格划分方法，并进行网格划分。
点击“网格”选项卡，选择合适的网格类型，并进行网格划分。
在划分网格后，可以使用“导入”按钮导入网格文件，并进行网格优化。
完成设置后，点击“计算”按钮开始进行模拟计算。
在计算过程中，可以实时观察流体场的变化情况，并通过Fluent Post-processing工具进行结果分析。
ANSYS优化设计设计优化技术
ANSYS优化设计设计优化技术ANSYS优化设计是一种基于计算机仿真和数值分析的设计优化方法。
它利用ANSYS软件平台上的多物理场问题求解器和优化算法，对设计进行高效、全面的优化。
通过不断迭代求解和更新设计参数，最终达到设计性能的最优化。
ANSYS优化设计涵盖了多个领域的设计问题，例如结构优化、流体优化、电磁优化等。
在结构优化中，可以通过调整材料属性、几何形状和连接方式等设计参数，使结构在承受最大载荷的同时，尽可能地减少重量和成本。
在流体优化中，可以通过调整流体流动的速度、方向和阻力等设计参数，使流体系统的效率和性能得到最大化。
在电磁优化中，可以通过调整电磁场的分布和强度等设计参数，实现电磁设备的最佳性能。
ANSYS优化设计的核心是优化算法。
ANSYS提供了多种优化算法，包括遗传算法、进化算法、粒子群算法等。
这些算法可以根据设计问题的特点和约束条件选择合适的优化策略，并通过不断地试验和调整设计参数，逐步优化设计方案。
优化设计的目标通常是在一定的约束条件下，使设计满足最大化性能、最小化成本或达到特定的指标要求。
使用ANSYS进行优化设计需要以下几个步骤。
首先，确定优化目标和约束条件。
这包括定义设计的性能要求、约束条件、可变参数范围等。
其次，建立数学模型。
将设计问题转化为数学方程组，并确定相关参数之间的关系。
然后，选择合适的优化算法。
根据设计问题的特点和约束条件，选择合适的优化算法进行求解。
最后，进行多次迭代求解。
根据优化算法的要求，通过不断地更新设计参数，逐步接近最优解。
ANSYS优化设计具有以下优势。
首先，通过仿真和数值分析，可以提前发现并解决设计中的问题，减少试错成本。
其次，可以在多个设计方案中比较和选择最优解，提高设计性能。
第三，使用计算机仿真和优化算法，可以大大缩短设计周期，提高设计效率。
最后，ANSYS提供了丰富的优化设计工具和资源，使设计工程师可以更好地应用和掌握优化设计技术。
总之，ANSYS优化设计是一种基于计算机仿真和数值分析的设计优化方法。
ANSYS CFD快速可靠的CFD解决方案
快速可靠的CFD解决方案全球化竞争的压力、复杂的需求和更短的开发周期要求CFD工程师在不牺牲精度的前提下，用更少的时间做更多的工作。
精确的结果能避免在工程上投入过多并带来附加的费用。
有了高可信的CFD结果，工程师能在更小的安全系数范围内从事设计，最终节省产品或过程的费用。
相反的，差质量的CFD 结果导致错误的设计特征，并增加开发时间。
精确和可靠的流体流动模拟会带来对求解指导目标的信心，允许更短的设计周期和更快的上市时间。
同时追求CFD的速度和精度是困难的选择。
工程师有时必须选择其一，放弃另外一个。
但ANSYS在其CFD产品中没有妥协的集成了精度和速度。
通过可靠的求解节省总体时间，ANSYS流体动力学软件使得研究机构比以前能在更短的时间内，用更少的资源完成更多的工作。
ANSYS 的CFD产品包提供强大的几何工具，可以完成双向的CAD参数链接，以及直接几何建模。
同时，它提供完整的灵活的网格工具，从高度自动化的网格到用户自定义网格。
对大多数应用来说，ANSYS Workbench平台上的ANSYS Meshing工具是全自动化的，能生成高质量的网格来捕捉重要的流动特征（如流动分离，混合和循环）。
特定的应用，如旋转机械和外气动从这些高级网格中受益。
ANSYS CFD产品具有高级的CAD几何读入接口和修复工具，允许用户用最少的代价快速的划分出高质量的体网格或面网格。
∙∙ANSYS Meshing为精确的CFD仿真提供复杂模型所需的大型高质量网格ANSYS流体动力学软件包括复杂的算法和稳健的求解器，以确保在几乎无限范围的流动现象中得到快速和精确的结果，包括：∙层流到转淚到湍流∙亚音速到跨音速到超音速∙单相流到自由液面到多相流∙无粘流到非牛顿流到粘弹性流动∙单组分流到多组分流到化学反应流∙强制对流到自然对流高级的求解器和HPC技术平衡了软件和硬件的发展，达到精确而快速的求解。
∙∙潜入式大涡模拟混合了不同的湍流模型，在减少仿真时间的基础上得到高精度的结果为了提高工作流效率，ANSYS流体动力学软件允许用户自动评估多个参数变化的设计，而不需要复杂的编程。
fluent流体工程仿真计算实例与应用
fluent流体工程仿真计算实例与应用引言流体力学在工程和科学领域中扮演着重要的角色。
通过流体力学的研究，我们可以了解和预测液体和气体在不同条件下的行为。
然而，在真实的实验中，获取流体的准确和详细的数据是非常困难和昂贵的。
因此，流体工程仿真计算成为了一种重要的工具，它可以在实际实验之前通过计算的方式对流体进行建模和分析。
fluent流体工程仿真计算简介Fluent是一款商业化的流体动力学仿真软件，由ANSYS公司开发。
它是一个基于计算流体力学（CFD）的软件工具，能够对各种复杂的流体问题进行建模和分析。
该软件提供了丰富的功能和工具，使工程师能够模拟和解决涉及流体力学的问题。
流体力学仿真计算的优势与传统的实验方法相比，流体力学仿真计算具有以下几个优势： 1. 成本效益：流体力学仿真计算可以节约大量的实验成本，同时缩短了实验周期。
2. 控制参数的灵活性：在真实实验中，很多参数无法被精确控制，而在仿真计算中，我们可以精确地控制和调整各种参数。
3. 快速修改和优化：在实验中，修改和优化系统需要经历繁琐的实验过程，而在仿真计算中，可以轻松地进行快速修改和优化。
4. 可视化和详细分析：通过仿真计算，我们可以获得流体行为的详细信息，同时可以使用可视化工具展示仿真结果。
实例与应用1. 空气动力学仿真空气动力学是流体力学的一个重要分支，研究涉及空气流动的物体。
通过Fluent软件，我们可以对飞行器、汽车、建筑物等在空气中的流动行为进行仿真。
这样的仿真可以帮助工程师改进设计，提高性能和效率。
在空气动力学仿真中，我们可以通过设置不同的参数和条件，如飞行速度、角度、流体密度等，来模拟不同的飞行状态和环境。
通过仿真结果，可以获得飞行过程中的压力分布、升力和阻力等关键性能指标。
2. 建筑气流仿真在建筑领域中，气流对于建筑物的设计和能源消耗具有重要影响。
通过Fluent软件，可以对建筑物内、外的气流进行仿真。
建筑气流仿真可以帮助工程师优化建筑物的通风系统、改善空气质量、减少能耗。
使用AnsysFluent进行流体力学仿真教程
使用AnsysFluent进行流体力学仿真教程Chapter 1: Introduction to ANSYS FluentIn this chapter, we will provide an overview of ANSYS Fluent and explain its importance in the field of fluid dynamics simulation. ANSYS Fluent is a powerful computational fluid dynamics (CFD) software used for simulating and analyzing fluid flows. It enables engineers and scientists to study the behavior of fluids, predict their performance in various scenarios, and optimize the design of systems involving fluid flow.Chapter 2: Pre-ProcessingThe pre-processing stage involves preparing the geometry of the system and defining the desired fluid flow conditions. ANSYS Fluent provides a variety of tools to import and manipulate geometry files, such as creating boundaries, defining initial conditions, and specifying material properties. Additionally, it allows users to create a mesh grid that discretizes the computational domain into smaller elements for accurate simulations.Chapter 3: Boundary ConditionsBoundary conditions play a crucial role in defining the behavior of the fluid flow simulation. In this chapter, we will explain the different types of boundary conditions available in ANSYS Fluent, including velocity inlet, pressure outlet, wall, and symmetry. Each boundarycondition has specific input parameters that need to be defined, such as velocity magnitude, pressure, and temperature.Chapter 4: Solver SettingsThe solver settings determine the numerical methods used to solve the fluid flow equations in ANSYS Fluent. This chapter will introduce the various solver options available, including pressure-based and density-based solvers. It will also discuss the importance of convergence criteria and the influence of physical properties, such as turbulence models and turbulence intensity.Chapter 5: Post-ProcessingOnce the simulation is complete, post-processing is performed to analyze and visualize the results. In ANSYS Fluent, users have access to a range of post-processing tools, such as contour plots, vector plots, velocity profiles, and pressure distribution. This chapter will explain how to interpret these results to gain insights into the fluid flow behavior and make informed design decisions.Chapter 6: Advanced FeaturesIn this chapter, we will explore some of the advanced features of ANSYS Fluent that can enhance the accuracy and efficiency of fluid flow simulations. These include multiphase flow simulations, combustion modeling, heat transfer analysis, and turbulence modeling. We will provide step-by-step instructions on how to set up and run simulations using these advanced features.Chapter 7: Case StudiesTo further illustrate the capabilities of ANSYS Fluent, this chapter will present a series of case studies involving different fluid flow scenarios. These case studies will cover a range of applications, such as fluid flow in pipes, aerodynamics of a car, and natural convection in a room. Each case study will include the problem statement, simulation setup, and analysis of the results.Chapter 8: Troubleshooting and TipsANYS Fluent, like any software, can sometimes encounter issues or produce unexpected results. In this chapter, we will discuss common troubleshooting techniques and provide tips for optimizing simulation setup and improving simulation accuracy. This will include techniques for mesh refinement, convergence improvement, and understanding error messages.Conclusion:ANSYS Fluent is a powerful tool for conducting fluid dynamics simulations. In this tutorial, we have covered the fundamental aspectsof using ANSYS Fluent, including pre-processing, boundary conditions, solver settings, post-processing, advanced features, and troubleshooting. By following this tutorial, users can gain a solid foundation in conducting fluid flow simulations using ANSYS Fluent and leverageits capabilities to analyze and optimize fluid flow systems in various applications.。
如何用ansys进行优化设计
第一章优化设计什么是优化设计?优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。
所谓“最优设计”，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，而且所需的支出（如重量，面积，体积，应力，费用等）最小。
也就是说，最优设计方案就是一个最有效率的方案。
设计方案的任何方面都是可以优化的，比如说：尺寸（如厚度），形状（如过渡圆角的大小），支撑位置，制造费用，自然频率，材料特性等。
实际上，所有可以参数化的ANSYS选项都可以作优化设计。
（关于ANSYS参数，请参看ANSYS Modeling and Meshing Guide 第十四章。
）ANSYS程序提供了两种优化的方法，这两种方法可以处理绝大多数的优化问题。
零阶方法是一个很完善的处理方法，可以很有效地处理大多数的工程问题。
一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度，因此更加适合于精确的优化分析。
对于这两种方法，ANSYS程序提供了一系列的分析——评估——修正的循环过程。
就是对于初始设计进行分析，对分析结果就设计要求进行评估，然后修正设计。
这一循环过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。
除了这两种优化方法，ANSYS程序还提供了一系列的优化工具以提高优化过程的效率。
例如，随机优化分析的迭代次数是可以指定的。
随机计算结果的初始值可以作为优化过程的起点数值。
基本概念在介绍优化设计过程之前，我们先给出一些基本的定义：设计变量，状态变量，目标函数，合理和不合理的设计，分析文件，迭代，循环，设计序列等。
我们看以下一个典型的优化设计问题：在以下的约束条件下找出如下矩形截面梁的最小重量：●总应力σ不超过σmax [σ≤σmax]●梁的变形δ不超过δ max[δ≤δmax]●梁的高度h不超过h max[h≤h max]图1-1 梁的优化设计示例设计变量（DVs）为自变量，优化结果的取得就是通过改变设计变量的数值来实现的。
每个设计变量都有上下限，它定义了设计变量的变化范围。
在以上的问题里，设计变量很显然为梁的宽度b和高度h。
ANSYS Fluent流体仿真设计快速优化方法
综合识别最有影响力的设计参数。 指定的外形变化将会如何改变性能？
Sensitivity to Body Forces
优化 稳健仿真
使用梯度数据对性能进行系统地改进。
数值方法及格式对网格节点位置的敏 感性。
Sensitivity to Mass Sources
Adjoint Solver的基本理念
• 传统的流体求解器
Adjoint Solver案例：二维导向叶片设计
• 降低整个系统的压降 P
原始设计 132
P = -232.8Pa 预期变化 10.0Pa 实际变化 9.0Pa P = -223.8Pa 预期变化 8.9Pa
实际变化 6.9Pa P = -216.9Pa 预期变化 7.0Pa 实际变化 3.1 P = -213.8
• 优化后的管路，易发生汽蚀处的最低静压值增大了18%，整个管路 系统的压降减少了24%
Adjoint Solver案例：增大散热片的换热能力
• 通过改变散热片的形状，增大其换热能力。
Adiabatic wall
Inflow
Specified fin temperature
Sensitivity to thermal sources
Adjoint Solver的工作流程
优化过的设计
优化
局部最优 ••••1••••100--什设结设手是是单36 么计计果动否否目x因参如是0还有有标x素数何什1是设指还x2影在改么自计定是x？x3响哪变约的动多x4儿？5束运性目优？能动？标化？？？
CFD分析
qi
Adjoint
c j
Solver
分析伴随求解器的结果
总计降低8%的压降
Adjoint Solver案例：U型管减阻设计
ansysworkbench流体优化操作
Ansys workbench 流体流动与传热优化通过这种实验可是实现网格考核、结构尺寸对目标函数的影响分析、参数的敏感性分析以及工况参数对目标函数的影响分析等，找到最优的网格尺寸、结构尺寸和操作工况。
下图为典型的ANSYS workbench优化分析的示意图：其中模块与模块之间的关联可以实现交换数据。
本文采用响应面优化的方法实现流体流动与传热的模拟优化。
1．几何模型的建立一．Geometry阶段采用solidworks建立几何模型（注意本机上一定要同时有ANSYS和solidworks）。
下图为建立几何模型的过程：为了简便采用简单的模型来验证本方法。
建立一个草图圆，然后智能尺寸标注，弹出尺寸修改窗，还有尺寸设置窗口。
在这里要设置实现参数化的几何尺寸关联接口。
方法为：在尺寸设置窗口的主要指那一栏的第一个参数前面手动加上一个”DS_”，同时在模型树里面把每一步的操作名改为英文的（注意避开一些敏感字母），以下都按此操作。
然后退出草图，拉伸凸台。
这里标注第二个尺寸：拉伸长度。
鼠标指针放到拉伸特征上，这是窗口出现草图出现拉伸的尺寸，蓝色的尺寸。
然后右击该尺寸，出现尺寸设置窗口，修改主要指加上“DS_”。
至此，几何模型的创建结束，保持文档。
回到ansys workbench 界面，geometry后面打上了对号，提示已经完成。
双击geometry启动DM工具。
导入刚刚创建的模型，出现导入对话框，里面有很多设置项，这里采用默认设置，点击generate按钮导入创建的几何模型。
可以看到属性里已经出现修改过的参数化尺寸。
显示两个paremeters，前面的框点击出现P表示设置成参数书尺寸了。
关闭DM，回到workbench界面。
二．Meshing阶段点击mesh启动meshing设置边界：点击geometry，然后右键选择create named selection创建边界：网格部分的控制点击mesh,在下方出现设置框。
基于ansys与matlab数据接口的cfd数值模拟优化设计方法与流程
基于ansys与matlab数据接口的cfd数值模拟优化设计方法与流程基于ANSYS与MATLAB数据接口的CFD数值模拟优化设计方法与流程一、概述CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是通过数值计算方法对流体运动进行模拟和分析的一种技术。
在工程领域中，CFD技术可以用来研究和优化各种产品和系统的性能，例如飞机、汽车、船舶、建筑物、管道等。
其中，ANSYS是一种广泛使用的CFD 软件，而MATLAB则是一种强大的数学计算软件。
本文将介绍基于ANSYS与MATLAB数据接口的CFD数值模拟优化设计方法与流程。
二、步骤1. 准备工作在进行CFD数值模拟之前，需要准备以下工作：（1）确定研究对象：例如飞机机身、汽车车身等。
（2）建立几何模型：可以使用CAD软件进行建模。
（3）确定边界条件：例如入口速度、出口压力等。
（4）选择适当的网格划分方式：网格划分对计算精度和效率有很大影响。
2. 进行数值模拟使用ANSYS进行数值模拟的具体步骤如下：（1）导入几何模型：将CAD软件中建立好的几何模型导入到ANSYS 中。
（2）进行网格划分：根据研究对象的形状和要求，选择适当的网格划分方式进行划分。
（3）设置边界条件：根据实际情况，设置入口速度、出口压力等边界条件。
（4）进行数值计算：使用ANSYS中的求解器对流体运动进行数值计算，得到流场参数。
3. 数据处理将ANSYS计算得到的数据导出到MATLAB中进行数据处理和优化。
具体步骤如下：（1）将ANSYS计算结果导出为文本格式。
（2）在MATLAB中读取文本文件，并进行数据处理和优化。
（3）根据实际需求，可以使用MATLAB中的各种函数和工具箱对数据进行分析和优化。
4. 优化设计根据数据处理结果，对研究对象进行优化设计。
具体步骤如下：（1）根据数据处理结果，确定需要改进或优化的方向。
（2）对几何模型进行修改或调整，例如改变形状、增加细节等。
fluent计算技巧
fluent计算技巧Fluent计算技巧是指在使用Fluent软件进行流体力学仿真时，能够提高计算效率和准确性的一系列技巧和方法。
以下是一些常用的Fluent计算技巧：1. 网格优化：良好的网格质量是获得准确结果的关键。
在进行计算前，应对网格进行优化，包括网格划分、剖分、网格尺寸调整等操作，以确保网格质量良好。
2. 边界条件设置：正确设置边界条件对计算结果的准确性至关重要。
应根据具体情况选择合适的边界条件，如速度入口、压力出口、壁面摩擦等，并确保边界条件设置正确无误。
3. 松弛因子调整：在迭代计算过程中，调整松弛因子可以加快收敛速度。
通常情况下，可以逐步减小松弛因子，直到收敛为止。
4. 迭代收敛准则：设置合适的收敛准则可以控制计算的精度和收敛速度。
通常情况下，可以将残差的变化率设置为一个较小的值，以确保计算结果的准确性。
5. 并行计算：Fluent支持并行计算，可以利用多个处理器同时进行计算，提高计算效率。
在进行大规模计算时，可以选择使用并行计算来加快计算速度。
6. 结果后处理：合理的结果后处理可以更好地理解和分析计算结果。
Fluent提供了丰富的后处理功能，可以绘制流线、剖面、矢量图等，以及计算各种流体力学参数。
7. 参数优化：在进行计算前，可以通过参数优化来寻找最佳的计算条件。
可以通过改变模型参数、边界条件、松弛因子等来优化计算结果。
8. 多尺度模拟：对于复杂的流动问题，可以采用多尺度模拟的方法，将整个流场划分为多个区域进行计算。
这样可以提高计算效率，并且可以更好地捕捉流动的细节。
9. 网格独立性分析：在进行计算前，可以进行网格独立性分析，通过逐步细化网格来确定所需的最小网格尺寸。
这样可以确保计算结果对网格的依赖性较小。
总之，Fluent计算技巧是一系列在使用Fluent软件进行流体力学仿真时的实用技巧和方法，通过合理应用这些技巧，可以提高计算效率和准确性，得到更可靠的计算结果。
ansys的几种优化方法_命令流
ansys的几种优化方法_命令流拓扑优化理论及在ANSYS软件中的实现拓扑优化理论及在ANSYS软件中的实现拓扑优化理论及在ANSYS软件中的实现一．拓扑优化概论：连续体结构的拓扑优化设计是继结构的尺寸优化设计和形状优化设计之后，在结构优化领域出现的一种富有挑战性的研究方向，它是一种比尺寸优化和形状优化更高层次的优化方法，也是结构优化问题中最为复杂的一类问题。
拓扑优化处于结构的概念设计阶段，其优化结果是一切后续设计的基础。
因而在初始设计阶段需要确定结构的最佳拓扑形式。
拓扑优化的目的是寻求结构的刚度在设计空间最佳的分布形式，或在设计域空间需求结构最佳的传力路线，以优化结构的某些性能或减轻结构的重量。
目前对于拓扑优化的研究主要集中在以下几个方面：结构拓扑描述方式和材料插值模型；拓扑优化中结构拓扑描述方式和材料的插值模型非常重要，是一切后续拓扑优化工作的基础。
常用的拓扑描述方式和材料插值模型有均匀化方法、密度法、变厚度法和拓扑函数描述法等。
拓扑优化求解数值算法，新型优化算法在拓扑优化中的应用；拓扑优化的数值计算方法主要包括有限元法和无网格法，基于成熟的有限元理论的拓扑优化格式简单，便于实现，但在优化过程中常因网格的重分和细化导致计算困难，结构中常出现中间密度材料、棋盘格现象和网格依赖性等问题。
无网格法是今年发展的一种新型数值求解技术，摆脱了有限元繁琐的网格生成过程，从理论上看比有限元法拥有更广阔的应用前景，但目前尚处于发展和完善中。
拓扑优化的特点是：设计变量多，计算规模大，目标函数和约束函数一般为设计变量的非线性、非单调函数。
目前应用于连续体结构拓扑优化计算的优化算法主要包括两类：优化准则法和序列凸规划法。
去除优化过程中数值计算不稳定的方法，优化结果的提取和重构；拓扑优化中经常出现的数值计算问题有：多孔材料、棋盘格现象、网格依赖性和局部极值问题。
优化结果的提取和应用主要考虑的是如何将优化的结果转化为可用的CAD模型问题，实现CAE和CAD之间的数据共享和交流。
学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析
学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析流体力学是研究流体运动和相互作用的科学。
在工程学领域，流体力学广泛应用于模拟和分析各种工程问题，如气体和液体流动、热传递、质量传递等。
而ANSYSFluent是一种常用的流体力学模拟和分析软件，可以帮助工程师和科研人员进行流体力学模型的建立、仿真和结果分析。
本文将介绍如何学会使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析。
第一章：ANSYSFluent简介ANSYSFluent是面向工程领域的一款强大的计算流体力学软件。
它提供了广泛的模型和分析工具，可以模拟和分析各种流体力学问题。
ANSYSFluent具有友好的界面，简单易用，同时也具备高级的功能和定制性。
该软件在汽车、航空、化工等领域得到了广泛的应用。
第二章：流体力学模拟流程在使用ANSYSFluent进行流体力学模拟和分析之前，我们需要先了解整个模拟流程。
首先，我们需要定义几何模型，可以通过导入CAD模型或手动构建几何体。
然后，对几何模型进行网格划分，将其离散成小的单元。
接下来，设置流体材料的物性参数，如密度、粘度和热传导系数。
然后，定义流体动力学模型，如流动方程和边界条件。
最后，进行求解和后处理，通过数值方法求解流体力学方程，并分析结果。
第三章：几何建模在ANSYSFluent中，我们可以使用多种方法进行几何建模。
一种常用的方法是通过导入CAD模型，可以直接打开各种常见格式的CAD文件。
另一种方法是使用Fluent的几何建模工具，可以手动构建几何体。
该工具提供了创建基本几何体（如圆柱、球体等）、布尔操作（如并集、交集等）和边界设置等功能，可以方便地生成复杂的几何体。
第四章：网格划分网格划分是流体力学模拟中的重要环节。
好的网格划分可以提高计算精度和计算效率。
在ANSYSFluent中，我们可以使用多种方法进行网格划分。
一种常用的方法是结构化网格划分，它将几何体划分成规则的网格单元。
另一种方法是非结构化网格划分，它允许在几何体中创建任意形状的网格单元。
Fluent流体仿真设计快速优化方法
Outputs
• Field data ? • Contour plots • Vector plots ADJOINT SOLVER • xy-plots • Scalar values • Lift • Drag • Total pressure drop • …
Adjoint Solver的工作流程
• Adjoint Solver可以用来计算一个工程量相对于所有系统输入的导 数。
• Adjoint Solver的求解结果得到后，即可基于简单的梯度算法，对 系统进行智能的设计改进，从而实现设计优化。
Adjoint Solver结果数据的重要性
洞察力 稳健设计 设计探索 优化 稳健仿真
识别影响性能的最重要的因素。
选定的节点位移
x w
n
n
用于网格变形的比例因子 （用户指定）
• 在网格发生真正的变形之前，提供目标量随着网格变形而导致的变化 值的一阶估计。
目标量变化值的一阶估计
( Drag) w .w
n mesh
n
网格变形
• 如何将节点的位移应用到设计中？
• 使用基于Bernstein多项式的变形方案，实现自由形式的网格变形。 • 支持所有的网格类型（Tet/Prism, CutCell, HexaCore, Polyhedral）。
分析伴随求解器的结果
Adjoint Solver的工作流程
• 一个完整的优化循环，还需要有一种有效的方法，来实现变形过后的 网格到CAD的转换。
网格划分
• ANSYS Meshing • ICEM CFD • Fluent Meshing
CFD
• Fluent Solver • 设定 • 计算求解
ANSYS流体动力学仿真新功能
• 缩短了大型复杂模型的文件读 写时间
Default HPC scaling on a transient water turbine simulation with 40M nodes; benchmark in collaboration with Voith Hydro and HLRS in Stuttgart
ANSYS Fluent 多相流模型改进
• 波浪模型中新增加 了随机波模型
• 频谱方法
Pierson-Moskowitz Spectrum Jonswap Spectrum TMA Spectrum
• 方向谱方法
Cosine (frequency independent) Hyperbolic (frequency dependent)
ANSYS Fluent DPM模型改进
• 对尺寸较大或质量较大的颗 粒来说，旋转效应的影响更 大
• 在 DPM 和 DEM中，新增了颗 粒旋转的选项，用来考虑这 一影响因素
ANSYS CFX 多相流模型改进
• 增加了新的磨损 模型，直接从界 面中可以选择， 更加易用。
ANSYS CFX 多相流模型改进
ANSYS Fluent 多相流模型改进
• 多相传质的分布率
• Henry’s law • Raoult’s law • Equilibrium Ratio model
• 多孔介质中的多相 流
• 多相流态模型
t=5s
Slug formation
Bubbly flow
Contours of volume fraction
• 在美国国家超算中 心的最新案例测试 表明：8.3 亿网格， 在 36000 个 核 的 并 行效率达到了86%
计算流体力学模拟中的网格生成方法及优化
计算流体力学模拟中的网格生成方法及优化概述:计算流体力学（CFD）模拟是一种通过数值计算方法来模拟流体力学问题的技术。
在进行CFD模拟时，一个重要的步骤是生成适合模拟的网格。
网格的质量和适应性对CFD模拟的准确性和计算效率具有重要影响。
本文将介绍计算流体力学模拟中常用的网格生成方法以及优化措施。
一、网格生成方法:1. 结构化网格生成方法:结构化网格生成方法是一种将空间分割成规则拓扑结构的网格生成方法。
它的主要优点是适用于几何较简单的模型，计算速度较快。
常见的结构化网格生成方法包括直线加密法、均匀加密法、双曲型加密法等。
2. 非结构化网格生成方法:非结构化网格生成方法是一种将空间划分成不规则形状的网格的生成方法。
它适用于几何较复杂的模型，并且在处理流动现象中的复杂几何和边界条件时更具优势。
在非结构化网格生成中，常用的方法包括三角形剖分法、四面体剖分法和网格点移动法等。
3. 自适应网格生成方法:自适应网格生成方法是一种根据计算区域中流场的变化来调整网格的分布和密度的方法。
通过自适应网格生成方法，可以将网格精细化于流场变化较大的区域，从而提高模拟的准确性和精度。
常用的自适应网格生成方法包括几何适应方法和解适应方法等。
二、网格优化措施:1. 网格质量优化:网格质量对CFD模拟的准确性和计算效率具有重要影响。
因此，在网格生成后，通常需要进行网格质量优化。
常见的网格质量指标包括网格形状、网格扭曲度、网格尺寸、网格变形等。
通过调整网格节点的位置或调整连接节点的几何关系，可以优化网格的质量。
2. 网格适应性优化:为了更好地模拟流场中的局部细节，对于具有复杂边界条件的CFD模拟，网格适应性优化非常重要。
通过根据流场的局部变化来调整网格的分布和密度，可以提高模拟的准确性和计算效率。
常见的网格适应性优化方法包括加密区域网格划分方法、最大垫片法和自适应加密方法等。
3. 网格更新优化:在进行CFD模拟过程中，流场可能会有较大的变化，因此，为了保证模拟的精度和计算效率，需要进行网格更新优化。
Ansys Workbench Fluid Flow(FLUENT)经典问题
1 对于刚接触到FLUENT新手来说，面对铺天盖地的学习资料和令人难读的FLUENT help，如何学习才能在最短的时间内入门并掌握基本学习方法呢？学习任何一个软件，对于每一个人来说，都存在入门的时期。
认真勤学是必须的，什么是最好的学习方法，我也不能妄加定论，在此，我愿意将我三年前入门FLUENT心得介绍一下，希望能给学习FLUENT的新手一点帮助。
由于当时我需要学习FLUENT来做毕业设计，老师给了我一本书，韩占忠的《FLUENT流体工程仿真计算实例与应用》，当然，学这本书之前必须要有两个条件，第一，具有流体力学的基础，第二，有FLUENT 安装软件可以应用。
然后就照着书上二维的计算例子，一个例子，一个步骤地去学习，然后学习三维，再针对具体你所遇到的项目进行针对性的计算。
不能急于求成，从前处理器GAMBIT，到通过FLUENT进行仿真，再到后处理，如TECPLOT，进行循序渐进的学习，坚持，效果是非常显著的。
如果身边有懂得FLUENT 的老师，那么遇到问题向老师请教是最有效的方法，碰到不懂的问题也可以上网或者查找相关书籍来得到答案。
另外我还有本《计算流体动力学分析》王福军的，两者结合起来学习效果更好。
2 CFD计算中涉及到的流体及流动的基本概念和术语：理想流体和粘性流体；牛顿流体和非牛顿流体；可压缩流体和不可压缩流体；层流和湍流；定常流动和非定常流动；亚音速与超音速流动；热传导和扩散等。
/dvbbs/viewFile.asp?BoardID=61&ID=1411A.理想流体（Ideal Fluid）和粘性流体（Viscous Fluid）：流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻的两层流体间的相对运动，即相对滑动速度却是有抵抗的，这种抵抗力称为粘性应力。
流体所具备的这种抵抗两层流体相对滑动速度，或普遍说来抵抗变形的性质称为粘性。
粘性的大小依赖于流体的性质，并显著地随温度变化。
实验表明，粘性应力的大小与粘性及相对速度成正比。
FLUENT 优化流程
优化基本流程图
详细步骤——第一步：建模
建模
在DM中建模及设置参数如图所示:
第二步：划分网格
划分网格如图所示：
第三步：参数设置1
FLUENT中的参数设置
热水口温度的设置
热水口温度的参数化
第三步：参数设置2
FLUENT中参数的设置
出口结果响应参数的设置
第四步：DX优化1
在DX中进行优化
FLUENT-DX优化流 程
CFD应用工程师：杨鹏
问题描述
如图所示，一个三通管一端进热水一端进冷水，通过优化管 子角度，热水口的流速，使混合后的温度最低。
优化基本流程
在DM中建模，设置管子夹角为输入参数1。
在Ansys Meshing中划网格。
在Fluent中施加边界条件，设置热水口的温度为输入参数2。 求解完成后，对出口温度进行后处理，取出口最小温度，并 设置为响应参数。 在DX中进行优化，找到使出口温度最低时的管子夹角及热水 口温度。
设置夹角的优化范围
设置温度的优化范围
第四步：DXBiblioteka 化2 进行目标优化，设置优化原则
第四步：DX优化3
计算得到了九个设计点的所有值及优化设计点值
第五步：得到结果
更新最优方案得到最优的结果
ansys fluent的仿真流程
Ansys Fluent是一款用于流体动力学仿真的软件，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、能源等领域。
在进行流体动力学仿真时，Ansys Fluent可以帮助工程师分析和优化流体流动、传热和化学反应等问题。
本文将介绍Ansys Fluent的仿真流程，以帮助读者更好地理解和应用该软件。
一、前期准备在进行Ansys Fluent的仿真前，首先需要准备好仿真所需的几何模型和边界条件。
这包括使用CAD软件创建流体域的三维几何模型，对模型进行网格划分，并设定流体的入口、出口、壁面等边界条件。
在准备好几何模型和边界条件后，即可进入Ansys Fluent进行后续的仿真设置和计算。
二、流体域网格划分在进入Ansys Fluent的界面后，首先需要进行流体域的网格划分。
网格划分的质量和密度对仿真结果具有重要影响，因此需要根据具体问题的特点进行合理的网格划分。
Ansys Fluent提供了多种网格划分工具和算法，可以根据流动特性和几何形状进行不同类型的网格划分，如结构化网格、非结构化网格等。
通过合理的网格划分，可以提高仿真结果的准确性和稳定性。
三、物理模型设置在完成网格划分后，需要设定相应的物理模型和求解器选项。
AnsysFluent支持多种流体动力学模型，如雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）、大涡模拟（LES）、雷诺数可微模型（RSM）等，根据具体问题的复杂程度和求解精度，可以选择合适的物理模型进行设定。
还需要设定流体的性质参数（密度、黏度等）、流体流动中的传热、传质、化学反应等过程，以及其他相关的边界条件和初始条件。
四、求解器设置与计算完成物理模型和求解器选项的设定后，即可进行流体动力学仿真的求解器设置和计算。
Ansys Fluent提供了多种求解器选项和收敛准则，可以根据具体问题的特点进行合理的求解器设置。
在进行计算前，需要对求解器的稳定性和收敛性进行评估，如果发现收敛困难或者振荡现象，则需要修改求解器选项或者调整网格划分等，以提高计算的稳定性和有效性。
ANSYS WORKBENCH优化设计详细教程
1文件存储（1）仿真模块与优化模块文件夹如下图所示：（2）仿真流程Workbench界面流程节点，对应后台文件如下图所示。
1.材料文件；2.几何文件；3.设置及网格、结果文件2优化参数设置左侧为输入输出参数界面，右侧为工况列表。
目标：提取结果最小值3ANSYS WORKBENCH优化设计3.1目标驱动优化(Driven optimization)和多学科项目类似。
算例：Direct_optimization.wbpj3.1.1确定输入输出参数输入输出参数如下图所示：3.1.2设置优化目标设置一个或者多个优化目标，如将质量最小化作为目标，并设置质量范围，如下图所示。
3.1.3输入参数范围设置两个输入参数范围如下图所示：3.1.4优化方法（1）是否保留工况点求解数据（2）目标驱动的优化方法•Screening•MOGA•NLPQL•MISQP•Adaptive Single-Objective•Adaptive Multiple-Objective（3）设置工况数量，最小6个（4）设置残差结果残差设置：1e-6（5）设置候选工况数残差达不到要求，增加候选节点继续优化计算。
3.1.5求解开始求解显示当前求解工况仿真各个节点状态显示计算候选工况3.1.6优化完毕3.1.6.1 输入参数变化曲线显示两个输入参数变化曲线3.1.6.2 工况数据列表3.1.6.3收敛判断描述优化目标，优化算法，是否收敛，最优工况等，类似于设置总结3.1.6.4 结果设置参考点，计算工况残差，优化目标结果满足1e-6标准，即可认为收敛。
工况DP7为参考点，DP11残差为0，则最优点为DP7。
工况结果分布散点图3.1.6.5 输入输出分布算例：parameter_correlation.wbpj3.2.1参数设置（1）是否保留工况点数据DX计算完成后是否保留相关数据（2）失败工况管理(failed design points management)尝试计算次数（Number of retries）：失败后重新尝试计算的次数计算延迟时间（Retry delay）：两次重新计算之间要经过多少时间。
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• 高敏感性区域就是改动这里的形 状会对目标量带来显著影响
• 需要注意的是，形状敏感性的结 果是针对于指定的目标量和当前 的流动状态
Shape Sensitivity（形状敏感性）
• 将形状敏感性的结果以光顺云图的方式显示，对设计改进提供指导。
将红色区域的表面向 里推，将蓝色区域的 表面向外拉，以降低 整个歧管的压降。
ANSYS Fluent流体仿真设计快速优化方法
Adjoint Solver和Mesh Morpher Optimizer培训
优化方法
优化方法
Design Exploration Mesh Morpher Optimizer
Adjoint Solver
• 基于Workbench的完整 仿真流程
• 多物理场
形优化方法 • 无需额外的license
非参数化
优化方法的优缺点
参数化优化
非参数化优化
Adjoint Solver
什么是Adjoint Solver？
• Adjoint Solver（伴随求解器）是Fluent中的一个专用工具，它扩 展了传统流体求解器的分析范畴，能够提供一个流体系统详细的性 能敏感性数据。
型
Shape Sensitivity（形状敏感性）
• 形状敏感性：目标量相对于（边界）网格节点位置的敏感性
(Drag) wn. xn 节点位移
mesh
形状敏感性系数：
• 形状敏感性的可视化
定义在网格节点上的矢量场
• 使用矢量场来显示 • 识别计算域中的高敏感性和低敏
感性区域
NACA0012翼型的阻力敏感性
• 确定性和概率性分析
• 可以和Mesh Morpher、 RBF Morph耦合，引入 网格变形
• 基于自由变形方法的独 立网格变形工具
• 将Mesh Morpher和不 同的优化方法进行耦合
• 支持Fluent所有的模型
• 无需额外的license
参数化
创新性的设计
• 广泛的设计空间 • 详细的敏感性分析 • 创新性的基于梯度的外
Adjoint Solver的工作流程
优化过的设计
优化
局部最优 ••••1••••100--什设结设手是是单36 么计计果动否否目x因参如是0还有有标x素数何什1是设指还x2影在改么自计定是x？x3响哪变约的动多x4儿？5束运性目优？能动？标化？？？
CFD分析
qi
Adjoint
c j
Solver
分析伴随求解器的结果
优化
•Fluent Solver • 网格变形 • 网格改进
循环n次 自动 / 手动
网格到CAD
•将网格输出 STL •ANSYS SCDM • 逆向工程
逆向工程 —— 网格到CAD的转换
• 基于ANSYS SCDM的逆向工程
• 变形后的表面网格以STL格式导入ANSYS SCDM • 截取不同几何位置处的轮廓线 • 将轮廓线依次按照顺序进行放样（Loft），生成光滑曲面 • 生成CAD实体模
• xy-plots • Scalar values
• Lift • Drag • Total pressure drop •…
Adjoint Solver的基本理念
• 输出数据会如何随着输入数据的变化而变化？
Inputs
• Boundary mesh • Interior mesh • Material properties • Boundary condition 1
mesh
网格变形
• 如何将节点的位移应用到设计中？
• 使用基于Bernstein多项式的变形方案，实现自由形式的网格变形。 • 支持所有的网格类型（Tet/Prism, CutCell, HexaCore, Polyhedral）。 • 选择几何中需要发生变形的部分，定义沿着各坐标方向的控制点。 • 每一个控制点的运动，会带动整个变形区域发生平滑光顺的变形。
Inputs
• Boundary mesh • Interior mesh • Material properties • Boundary condition 1
• Flow angle • Inlet velocity •… •…
FLOW SOLVER
Outputs
• Field data • Contour plots • Vector plots
Adjoint Solver的工作流程
• 一个完整的优化循环，还需要有一种有效的方法，来实现变形过后的 网格到CAD的转换。
网格划分
•ANSYS Meshing • ICEM CFD •Fluent Meshing
CFD
•Fluent Solver • 设定 • 计算求解
Adjoint
•Fluent Solver • 设定 • 计算求解
• Flow angle • Inlet velocity •… •…
?
ADJOINT SOLVER
Outputs
• Field data • Contour Leabharlann lots • Vector plots
• xy-plots • Scalar values
• Lift • Drag • Total pressure drop •…
梯度算法和优化
(Drag) wn. xn
mesh
• 如何确定节点的位移？
• 梯度算法 • 位移正比于局部的敏感性
选定的节点位移
xn wn
用于网格变形的比例因子 （用户指定）
• 在网格发生真正的变形之前，提供目标量随着网格变形而导致的变化 值的一阶估计。
目标量变化值的一阶估计
(Drag) wn.wn
• Adjoint Solver可以用来计算一个工程量相对于所有系统输入的导 数。
• Adjoint Solver的求解结果得到后，即可基于简单的梯度算法，对 系统进行智能的设计改进，从而实现设计优化。
Adjoint Solver结果数据的重要性
洞察力
识别影响性能的最重要的因素。
稳健设计 设计探索
综合识别最有影响力的设计参数。 指定的外形变化将会如何改变性能？
Sensitivity to Body Forces
优化 稳健仿真
使用梯度数据对性能进行系统地改进。
数值方法及格式对网格节点位置的敏 感性。
Sensitivity to Mass Sources
Adjoint Solver的基本理念
• 传统的流体求解器