CFD++介绍
CFD技术介绍
4.2 CFX CFX是由英国AEA公司开发，是一种实用流体工程分析工具，用 于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。其优势在 于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。适用于直角/柱面 /旋转坐标系，稳态/非稳态流动，瞬态/滑移网格，不可压缩/弱可压 缩/可压缩流，浮力流，多相流，非牛顿流体，化学反应，燃烧， NOx生成，辐射，多孔介质及混合传热过程。CFX采用有限元法， 自动时间步长控制，SIMPLE算法，代数多网格、ICCG、Line、 Stone和Block Stone解法。能有效、精确地表达复杂几何形状，任意 连接模块即可构造所需的几何图形。在每一个模块内，网格的生成 可以确保迅速、可靠地进行，这种多块式网格允许扩展和变形，例 如计算气缸中活塞的运动和自由表面的运动。 滑动网格功能允许网 格的各部分可以相对滑动或旋转，这种功能可以用于计算牙轮钻头 与井壁间流体的相互作用。
特殊领域的应用： Icepak，Airpak，Mixsim。
3. 使用CFD软件基本原则
要使用CFD，首先明确研究对象性质，建立研究对象物理模型， 并在此基础上建立研究对象数学模型；然后将流体流动的物理特 性应用到模拟计算模型；最后通过CFD软件输出所需的流体性质。 使用CFD软件，至少基于以下三点： 通常很难模型化的系统，而CFD分析能够展示别的手段所不能揭 示的系统的性质和现象，因为CFD对你的设计提供很强的可视能 力；
STAR－cd能处理移动网格，用于多级透平的计算，在差分格式方 面，纳入了一阶UpWIND，二阶UpWIND，CDS，QUICK，以及一 阶 UPWIND 与 CDS 或 QUICK 的 混 合 格 式 ， 在 压 力 耦 合 方 面 采 用 SIMPLE，PISO以及称为SIMPLO的算法。在湍流模型方面，有k-e， RNK-ke，ke两层等模型，可计算稳态，非稳态，牛顿，非牛顿流体， 多孔介质，亚音速，超音速，多项流等问题.
cfd方法
cfd方法CFD方法。
CFD（Computational Fluid Dynamics）方法是一种利用计算机对流体流动进行数值模拟和分析的方法。
它可以模拟和预测流体在各种复杂条件下的运动规律，广泛应用于航空航天、汽车工程、能源领域、环境工程等各个领域。
本文将介绍CFD方法的基本原理、应用领域以及发展趋势。
CFD方法的基本原理是基于流体力学和数值计算方法，通过对流体运动的基本方程进行离散化和数值求解，得到流场的数值解。
在CFD模拟中，流体被划分为无数个小单元，通过对每个单元的运动状态进行计算，最终得到整个流场的运动规律。
通过CFD方法，可以模拟出流体的速度场、压力场、温度场等重要参数，为工程设计和优化提供重要参考。
CFD方法在航空航天领域有着广泛的应用。
在飞机设计中，通过CFD方法可以模拟飞机的气动性能，优化机翼、机身等部件的设计，提高飞行效率和安全性。
在火箭发动机设计中，CFD方法可以模拟燃烧室内的流动情况，优化燃烧过程，提高发动机的推进效率。
同时，CFD方法也可以模拟飞行器在大气层内的飞行过程，为飞行器的控制和稳定提供重要参考。
汽车工程是CFD方法的另一个重要应用领域。
通过CFD方法，可以模拟汽车在高速行驶时的空气动力学特性，优化车身外形和气动套件设计，降低空气阻力，提高燃油经济性。
此外，CFD方法还可以模拟汽车发动机内部的燃烧过程和冷却系统的热管理，为发动机的性能和可靠性提供支持。
能源领域也是CFD方法的重要应用领域之一。
通过CFD方法，可以模拟火电厂和核电厂的燃烧过程和热力循环过程，优化锅炉和汽轮机的设计，提高能源转化效率。
同时，CFD方法还可以模拟风力发电机的叶片气动特性，优化叶片设计，提高风能利用率。
环境工程是CFD方法的另一个重要应用领域。
通过CFD方法，可以模拟大气和水体的流动、传热和污染扩散过程，为环境污染防治和环境风险评估提供重要支持。
此外，CFD方法还可以模拟城市建筑和交通系统的热环境和空气质量，为城市规划和设计提供科学依据。
cfd方程分类
cfd方程分类CFD方程分类CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种基于数值计算的流体力学方法，用于模拟和预测流体流动、传热和质量传递等现象。
在CFD中，方程是描述流体力学问题的基本工具。
本文将对CFD方程进行分类，并介绍每一类方程的特点和应用。
一、连续性方程连续性方程是描述流体的质量守恒的基本方程。
它表达了流体在空间和时间上的连续性，即质量不会凭空消失或增加。
连续性方程的数学表达形式是对流体密度和速度的偏导数之间的关系。
在CFD中，连续性方程通常与动量方程一起求解，用于计算流体的速度场分布。
二、动量方程动量方程是描述流体力学中物体受力和运动的基本方程。
它通过牛顿第二定律，将流体的加速度与施加在流体上的压力、摩擦力和体积力联系起来。
动量方程的数学表达形式是流体的加速度与流体的力之间的关系。
在CFD中，动量方程用于计算流体的速度场分布和压力场分布。
三、能量方程能量方程是描述流体内部能量变化的基本方程。
它涉及到流体的热传导、热对流和热辐射等过程。
能量方程的数学表达形式是流体的能量变化率与流体的热通量之间的关系。
在CFD中，能量方程用于计算流体的温度场分布和热传输过程。
四、物质方程物质方程是描述流体中物质浓度变化的基本方程。
它涉及到流体中物质的扩散、对流和反应等过程。
物质方程的数学表达形式是流体中物质浓度的变化率与物质的扩散通量和对流通量之间的关系。
在CFD中，物质方程用于计算流体中物质的分布和传输过程。
五、湍流模型方程湍流模型方程是描述湍流流动的基本方程。
湍流是流体中速度和压力的不规则、随机的涡旋运动。
湍流模型方程用于描述湍流流动的统计性质，如湍动能和湍动耗散率。
在CFD中，湍流模型方程用于模拟湍流流动，以提高计算精度。
六、辐射传输方程辐射传输方程是描述辐射传输的基本方程。
辐射传输涉及到能量的辐射、吸收和散射等过程。
辐射传输方程的数学表达形式是辐射强度的变化率与辐射通量之间的关系。
计算流体力学CFD的基本方法与应用
计算流体力学CFD的基本方法与应用
一、基本介绍
流体力学计算（CFD）是使用数值模拟技术来研究物理流体（如气体
和液体）运动性质的一类技术。
它可以用于研究物理流体的流动，以及流
体的热物性和压力分布。
CFD让工程师更容易地更好地研究流体运动，以
解决实际问题。
CFD利用数学模型可以模拟各种流体及其粒子在特定条件下的运动。
它包括很多步骤，从流体参数的定义到解算器的实现以及结果的分析和可
视化，这可以帮助工程师更清楚地研究和控制流体的性质。
CFD的基本方法主要包括：建立数学模型，采用合适的差分技术以及
计算策略，构建计算带等技术。
其中最重要的是建立数学模型，数学模型
可以帮助工程师精确表示实际问题，从而得到准确的解决方案。
二、应用
CFD在工业工程与科学研究中有广泛应用，其应用领域包括飞行技术、机械设计、环境工程、交通流量分析、水资源开发、仿真与虚拟技术等。
(1)适航性设计
CFD技术可用于飞机的性能计算和适航性设计，可以准确地迅速预测
飞机的性能参数，如噪声、燃油消耗和航空安全等。
(2)机械设计
CFD在机械工程中可以用于研究机械系统的流体性能，还可以用于优
化设计。
CFD—计算流体动力学软件介绍
CFD 流体动力学软件介绍CFD—计算流体动力学，因历史原因，国内一直称之为计算流体力学。
其结构为：提出问题—流动性质（内流、外流；层流、湍流；单相流、多相流；可压、不可压等等），流体属性（牛顿流体：液体、单组分气体、多组分气体、化学反应气体；非牛顿流体）分析问题—建模—N-S方程（连续性假设），Boltzmann方程（稀薄气体流动），各类本构方程与封闭模型。
解决问题—差分格式的构造/选择，程序的具体编写/软件的选用，后处理的完成。
成果说明—形成文字，提交报告，赚取应得的回报。
CFD实现过程：1.建模——物理空间到计算空间的映射。
主要软件：二维：AutoCAD：大家不要小看它，非常有用。
一般的网格生成软件建模都是它这个思路，很少有参数化建模的。
相比之下AutoCAD的优点在于精度高，草图处理灵活。
可以这样说，任何一个网格生成软件自带的建模工具都是非参数化的，而对于非参数化建模来说，AutoCAD应该说是最好的，毕竟它发展了很多很多年！三维：CATIA：航空航天界CAD的老大，法国人的东西，NB，实体建模厉害，曲面建模独步武林。
本身可以生成有限元网格，前几天又发布了支持ICEM-CFD的插件ICEM-CFD CAA V5。
有了它和ICEM-CFD，可以做任何建模与网格划分！UG：总觉得EDS脑袋进水了，收了I-deas这么久了，也才发布个几百M的UG NX 2.0，还被大家争论来争论去说它如何的不好用！其实，软件本身不错，大公司用得也多，可是就这么打市场，早晚是走下坡路。
按CAD建模的功能来说它排不上第一，也不能屈居第二，尤其是加上了I－DEAS更是如虎添翼。
现在关键是看市场了。
Solidworks：这哥们讲的是实用主义，中端CAD软件它绝对是老大，Solidedge 功能是不比它差，但是Solidworks的合作伙伴可能是SE的十几倍，接口也比SE多很多，要是你，你会选哪个？Autodesk Inventor也只能算是中端软件，目前说来，我是处于观望态度，看发展再决定。
CFD仿真模拟技术和模型介绍flunet模拟仿真计算流体力学
CFD仿真模拟技术在流体动力学研究中的应用
随着计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）的不断发展，仿真模拟技术在流体动力学研究中的应用越来越广泛。
CFD是一种使用数值方法对流体流动进行模拟的计算技术，它可以预测流体动力学行为，为工程设计和优化提供重要依据。
本文将介绍CFD仿真模拟的基本原理、方法和应用实例。
一、CFD仿真模拟的基本原理
CFD仿真是通过计算机模拟流体流动的过程，它基于流体力学基本控制方程，如Navier-Stokes方程、传热方程等，通过数值计算得到流场的分布、变化和相互作用等细节。
CFD仿真是一种基于计算机的技术，因此它具有高效、灵活、可重复性高等优点。
二、CFD仿真模拟的方法
CFD仿真模拟的方法可以分为直接数值模拟（DNS）和基于模型的模拟（MBM）两种。
1.直接数值模拟（DNS）
DNS是通过直接求解流体控制方程的方法进行模拟。
它能够准确地模拟流体的运动规律，但计算量大，需要高性能计算机支持，且对计算资源和时间的要求较高。
通常，DNS用于研究简单流动现象或作为参考模型。
2.基于模型的模拟（MBM）。
CFD软件介绍
CFD是所有计算流体力学的软件的简称。
CFD是专门用来进行流场分析、流场计算、流场预测的软件。
通过CFD软件，可以分析和显示发生在流场中的现象。
在短时间内能预测性能并通过修改各种参数来达到最佳设计效果。
CFD 软件结构由前处理、求解器、后处理组成。
即前处理，计算和结果数据生成以及后处理。
前处理通常要生成计算模型所必需的数据。
这一过程通常包括建模，数据录入（或从CAD中导入），生成网格等；做完了前处理后，CFD的核心求解器将根据具体的模型，完成相应的计算任务，并生成结果数据；后处理过程通常是对生成的结果数据进行组织和诠释，以直观可视的图形形式输出。
下表为CFD软件三大模块的功能划分。
CFD软件的三大模块前处理求解器后处理作用a. 几何模型b. 划分网格a. 确定CFD 方法的控制方程b. 选择离散方法进行离散c. 选用数值计算方法d. 输入相关参数速度场、温度场、压力场及其它参数的计算机可视化及动画处理。
CFD软件可求解很多种问题，比如定常流动、非定常流动、层流、紊流、不可压缩流动、可压缩流动、传热、化学反应等。
对每一种物理问题的流动特点，都有适合它的数值解法，用户可对显式或隐式差分格式进行选择，以便在计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳效果。
CFD软件之间可以方便地进行数值交换，并采用统一的前处理和后处理工具，这就省了工作者在计算机方法、编程、前后处理等方面投入的重复低效的工作。
目前常见的CFD软件有：FLUENT、CFX、PHOENICS、STAR-CD等，其中FLUENT 是目前国际上最常用的商用CFD软件包，凡是与流体、热传递及化学反应等有关的均可使用，在美国的市场占有率为60%。
它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理能力，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。
CFD方案
CFD方案介绍CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种基于数值方法的流体力学模拟技术，可用于分析和解决与流体相关的问题。
它通过对流体的运动进行数值求解，预测流体的行为，并提供详细的流体力学信息。
CFD方案是一种将CFD技术应用于实际工程问题的方法和流程的总称。
它包括建立数学模型、网格划分、数值求解和后处理等步骤。
CFD方案可以帮助工程师在设计和优化过程中对流体流动进行准确的分析和评估。
CFD方案的步骤步骤1：建立数学模型CFD方案的第一步是建立数学模型，这是对实际工程问题进行描述的数学公式和方程。
在建立数学模型时，需要考虑所需的物理方程、边界条件和初始条件等。
CFD方案中常用的数学模型包括：•线性稳态模型：适用于稳态流动问题，如管道流动和流体输运等。
•瞬态模型：适用于瞬态流动问题，如爆炸冲击、速度冲击等。
•湍流模型：适用于湍流流动问题，如湍流边界层、湍流流体力学等。
步骤2：网格划分网格是对空间进行离散化处理的方法，用于将连续域的问题转化为离散域的问题。
在CFD方案中，网格划分是非常重要的一步，它直接影响到模拟结果的准确性和计算效率。
常见的网格划分方法包括：•结构化网格：将计算区域划分为规则的网格单元，适用于简单几何形状和边界条件规则的问题。
•非结构化网格：将计算区域划分为不规则的网格单元，适用于复杂几何形状和边界条件复杂的问题。
步骤3：数值求解数值求解是CFD方案中的核心步骤，它通过数值方法对建立的数学模型进行求解，得到流体的速度、压力和温度等相关信息。
数值求解方法可以分为迭代求解和直接解析两种。
常用的数值求解方法包括：•有限差分法（FDM）：将问题的连续域离散化为有限的局部域，并在每个局部域中使用差分近似来计算非线性方程。
•有限体积法（FVM）：将问题的连续域离散化为有限体积，利用控制方程在体积内进行积分得到离散方程。
•有限元法（FEM）：将问题的连续域划分为有限的单元，并在每个单元上构建适当的形函数来近似求解问题。
cfd数值计算方法
cfd数值计算方法一、CFD数值计算方法的基础概念1.1 CFD是啥呢CFD啊，就是计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics）的简称。
这可是个相当厉害的玩意儿，就像是给流体的运动拍了个超级详细的X光片。
它通过数值计算的方法，来模拟流体的流动、传热传质等各种物理现象。
这就好比你想知道风在城市里是怎么吹的，CFD就能给你模拟出来，让你看得一清二楚。
1.2 为啥要用数值计算方法你看啊，在现实中，有些流体的情况特别复杂，就像一团乱麻。
要想通过实验来完全搞清楚，那得花费大量的时间、金钱和精力，简直就是大海捞针。
但是数值计算方法就不一样了，它像是一把神奇的钥匙，可以打开理解这些复杂流体现象的大门。
通过建立数学模型，然后在计算机上进行计算，就能够得到我们想要的结果。
这就叫“磨刀不误砍柴工”，虽然前期建模有点麻烦，但是一旦模型建好了，那就一劳永逸了。
二、CFD数值计算方法的常用算法2.1 有限差分法这个有限差分法啊，就像是把一块大蛋糕切成一小块一小块的。
它把求解区域划分成网格，然后用差分方程来近似替代偏微分方程。
这就好比把复杂的数学问题分解成一个个小问题，然后各个击破。
这种方法简单直接，就像“直来直去”的愣头青，但是在处理一些规则几何形状和简单边界条件的问题时，那可是相当管用的。
2.2 有限元法有限元法就有点像搭积木。
它把整个求解区域划分成很多个小的单元，每个单元就像一块小积木。
然后通过在这些单元上建立插值函数，把整个问题转化为求解一个大型的线性方程组。
这方法可灵活了，就像个“百变星君”，不管是多么复杂的几何形状和边界条件，它都能应对自如。
不过呢，它的计算量可不小，就像背着重重的壳的蜗牛，走得有点慢。
2.3 有限体积法有限体积法啊，有点像把东西放在一个个小盒子里计算。
它以控制体积为单位，将守恒型的控制方程离散。
这种方法在物理意义上很明确，就像一个做事条理清晰的人。
它能很好地保证物理量的守恒性，这在流体计算中可是非常重要的一点。
CFD 简介
CFD的实施
CFD的实施
将偏微分控制方程通过一 些离散格式离散为代数方 程，对这些代数方程进行 迭带求解，直到满足所需 要的精度为止。大多数 CFD软件都是采用有限容 积法（FVM，Finite Volume Method)进行离散 ，也有软件采用有限元法 （FEM， Finite Element Method）进行离散。
Thanks !
CDAJ-China E-mail: info@
CFD的基本工作流程
确定物理模型
多相流，湍流，自由表面，燃烧，化学反应等
确定计算区域
准备CAD文件，并做修补
产生网格
四面体/六面体/多面体/混合网格，结构化/非结构化，整体生成网格/分块 生成网格
求解方法选择
稳态/瞬态，算法选择（SIMPLE/PISO/SIMPISO），差分格式，求解精度， 求解方程的松弛控制
计算流体动力学（CFD）简介
2005.4
CDAJ-China 西迪阿特公司
什么是CFD ？
什么是CFD
CFD是Computational Fluid Dynamics的缩写，即计算流体力学。 CFD是指对描写流动、传热、传值的控制方程采用数值方法通过计 算机予以求解的一门流体力学和数值方法相结合的交叉学科，它包 括计算传热学（CHT），属于CAE的一个分支。 在流体力学、传热传质学中，由于复杂的偏微分方程，只有少数问 题能够得到精确解（分析解），很多的实际问题只有靠实验或经验 公式进行处理，这极大的限制了流体力学在工程技术中的应用。随 着计算机技术的进步，利用计算机求解大规模偏微分方程成为可能 ，在这种情况下，CFD软件的开发和应用而得到了快速发展。 CFD在汽车、航空航天、石油化工、流体机械、能源动力、建筑环 境、生物科技、气象科学、海洋工程、农业灌溉、军事科学等工程 技术领域都有广泛应用。
空气流动压降cfd-概述说明以及解释
空气流动压降cfd-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述在工程设计和研究中，了解空气流动的特性和压降是至关重要的。
空气流动的压降是指空气通过管道或设备时由于阻力和摩擦而产生的压力损失。
了解和优化空气流动压降可以帮助我们设计更有效率和节能的空气流动系统。
通过计算流体力学(CFD)技术，我们可以模拟和分析空气在管道或设备中的流动情况，从而更好地理解空气流动的特性和压降情况。
本文将介绍CFD技术的原理和应用，分析空气流动的特性，并通过模拟研究空气流动的压降情况，为工程实践提供参考和指导。
json"1.2 文章结构": {"本文将首先介绍CFD技术的基本概念和原理，包括数值模拟方法和计算流体力学的基本概念。
然后将对空气流动的特性进行详细分析，包括流速、流线、压力等相关参数的变化规律。
接着将利用CFD技术对空气流动的压降进行模拟与分析，探讨不同因素对压降的影响。
最后，通过对研究结果的总结和结论，展望未来在空气流动压降方面的研究方向和应用前景。
"}1.3 目的本文旨在通过CFD技术对空气流动压降进行模拟分析，探讨空气在管道中流动时的特性和行为。
通过对空气流动压降的模拟，可以更深入地了解空气在管道中的流动情况，找到影响流动压降的因素，为优化管道设计和空气流动控制提供有效参考。
同时，本文还旨在通过对CFD技术的介绍，让读者了解到CFD在空气流动研究中的重要性和应用前景，为相关领域的研究人员和工程师提供参考和借鉴。
通过本文的研究分析，希望能够为增强空气流动控制能力和提高系统效率提供一定的理论和实践支持。
2.正文2.1 CFD技术介绍CFD(Computational Fluid Dynamics)即计算流体力学，是一种通过数值计算方法对流体流动和传热问题进行模拟和分析的技术。
它可以帮助工程师和科研人员预测和优化流体流动的性能，减少实验成本和时间，提高工作效率。
CFD技术通常包括以下步骤：1. 建立几何模型：首先需要建立一个准确的几何模型，包括流体域的边界和具体物体的几何形状。
CFD是什么技术
CFD是什么技术2008-09-10 09:42【CFD是什么技术】CFD是英文Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称。
它是伴随着计算机技术、数值计算技术的发展而发展的。
简单地说，CFD相当于"虚拟"地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。
而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。
即CFD=流体力学+热学+数值分析+计算机科学。
流体力学研究流体（气体与液体）的宏观运动与平衡，它以流体宏观模型作为基本假说。
流体的运动取决于每个粒子的运动，但若求解每个粒子的运动即不可能也无必要。
计算流体动力学概述1 什么是计算流体动力学计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。
CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程飞动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟。
通过这种数值模拟，我们可以得到极其复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量（如速度、压力、温度、浓度等）的分布，以及这些物理量随时间的变化情况，确定旋涡分布特性、空化特性及脱流区等。
还可据此算出相关的其他物理量，如旋转式流体机械的转矩、水力损失和效率等。
此外，与CAD联合，还可进行结构优化设计等。
CFD方法与传统的理论分析方法、实验测量方法组成了研究流体流动问题的完整体系，图1给出了表征三者之间关系的“三维”流体力学示意图理论分析方法的优点在于所得结果具有普遍性，各种影响因素清晰可见，是指导实验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。
CFD简介
例:
' Ut C K L
3 2
CD
K L
wi w j wi K K K wi (ut ) ut ( ) t xi xi xi x j xi xi
式中 ε为耗散能
' C、CD
为经验常数
L为湍流特征长度
CFD技术基础
C、 二方程模型
w w w
wi 0 xi
'
p p p
'
w i w i 1 p w i ' wj { w i' w j } t x j x j x j x j
CFD技术基础
wi l x j
为层流应力；
w w t
' i ' j
Conservation of momentum : Navier-Stokes equations
w i w i 1 p wi wj t x j x i x jx j
2
CFD技术基础
如果直接解上述方程组，这 种方法叫DNS解(direct numerical simulation)。采用这种方法求解 方程组，求解的区域至少要大于 湍流中最大旋涡的尺寸，计算网 格要分的非常细小，要比湍流运 动中最小尺寸的旋涡的尺寸要小， 旋涡的尺寸大小取决于雷诺数。
• 改善叶轮机械的设计方法；
• 更准确地性能预测和进行优化 水力设计；
• 市场竞争的压力，需要加速新 产品的开发速度；
CFD技术基础
叶轮机械内部流动的复杂性主 要是由于: • 完全的湍流； • 复杂的几何形状；
• 转轮的旋转；
CFD技术基础
由于复杂的几何形状和旋转，在计算 中将面临以下几个难点:
CFD 介绍
CBU张志计算流体动力学 CFD内容1.流体力学的基础2.流体解析的意义和概要3.应用范围介绍4.杂谈一二1.流体力学的基础2.流体解析的意义和概要3.应用范围介绍4.杂谈一二流动中的力量✓飞机为什么能够飞行？✓水槽中的水为什么越接近排水口流速就越快？✓游泳衣的材料设计为什么要模仿鱼类？✓新干线的外形设计又有什么玄机？✓。
流体是什么？✓流体，是与固体相对应的一种物体形态，是液体和气体的总称。
✓气体远比液体有更大的流动性。
✓流体VS固体固体的变形在弹性极限内变形和作用力之间服从胡克定律。
流体则是角变形速度和剪切应力有关，层流和紊流状态它们之间的关系有所不同，在层流状态下，二者之间服从牛顿内摩擦定律。
…流体的动量和粘性流体的历史1.流体力学的基础2.流体解析的意义和概要3.应用范围介绍4.杂谈一二CFD是什么？作为连续介质的流体流体运动的Lagrangian的表示流体运动的Euler的表示Lagrangian表示 vs Euler表示•问题定义 1.确定模拟的目的2.确定计算域 •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 Problem Identification1.Define goals2.Identify domainPre-Processing3.Geometry4.Mesh5.Physics6.Solver Settings Solvepute solution Post Processing8.Examine results 9.Up d a teM ode lCFD 模拟预览CFD的目的实施解析的步骤求解过程基于压力的求解器和基于密度的求解器计算参数初始化收敛的判断求解精度1.流体力学的基础2.流体解析的意义和概要3.应用范围介绍4.杂谈一二应用范围应用案例：航空航天应用案例：兵器应用案例：船舶应用案例：汽车/车辆101001000Frequency [Hz]0102030405060708090100110120130140S P L [d B ]Freestream Velocity = 140 km/h Experimental data SAS model应用案例：能源动力应用案例：天然气/石油化工应用案例：环境建筑通风应用案例：MEMS/生物医药1.流体力学的基础2.流体解析的意义和概要3.应用范围介绍4.杂谈一二结构分析（CAE）流体分析(CFD)处理对象固体结构本身流体流经的区域（气体或液体，…）力学模型及数学模型弹、塑性体固体力学方程组（平衡/动力学方程）位移、应力…粘性流体（牛顿流体域非牛顿流体）三维N-S方程组(动量方程能量方程连续性方程)湍流方程... 速度、压力、温度…求解方法有限单元法（FEM）多数为有限体积法（FVM）网格性质固定于介质-拉格朗日方法不固定于介质（固定于计算域）-欧拉方法方程属性线性/非线性非线性网格数量几万-几十万百万-千万计算成本低高1、CAE vs CFD2、流体仿真软件的现状可以针对目前常用的流体计算软件特点，将其分为以下几类：（1）CFD计算软件：传统流体计算软件，其主要特点在于：前后处理比较繁琐，但是可以做出精细的模型，拥有丰富的物理模型，软件即可用于工程亦可用于科研。
cfd算例编程 -回复
cfd算例编程-回复CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种用于模拟和分析流体流动及其相互作用的数值方法。
它在许多领域如航空航天工程、汽车工程、能源研究和环境科学中都得到了广泛应用。
本文将详细介绍CFD的基本原理、模拟过程以及在实际工程中的应用。
CFD的基本原理是利用运动方程（包括质量守恒、动量守恒和能量守恒方程）以及边界条件来模拟流体的流动。
为了简化计算，流体通常被分割为离散的小单元，通过对这些单元进行计算和迭代，可以得到流体的速度、压力和温度等参数。
1. 预处理阶段在进行CFD模拟之前，需要进行预处理，包括几何建模和网格生成。
几何建模是指根据实际流动情况，将流体流动区域进行几何模型化。
网格生成是将流体区域离散为小的单元，将运动方程应用于这些单元上。
网格的密度和结构对模拟结果有重要影响，需要根据具体情况进行优化。
2. 数值模拟阶段数值模拟是CFD的核心内容，通过对流动区域内每个网格单元进行迭代计算，得到流体在不同时间和空间位置上的速度、压力和温度等参数。
常用的数值方法包括有限差分法、有限体积法和有限元法等。
模拟过程中需要设置边界条件、初始条件、计算时间和收敛准则等。
同时，还可以考虑流体的多相、湍流、传热和化学反应等复杂物理现象。
3. 后处理阶段在数值模拟完成后，需要进行后处理，分析模拟结果。
常见的后处理方法包括可视化、参数提取和结果对比等。
可视化是将模拟结果以图像或动画的形式展示出来，有助于理解流动特性和可视化效果。
参数提取是将关注的参数从模拟结果中提取出来，用于分析和比较不同情况下的结果。
结果对比可以将模拟结果与实验数据进行比较，验证模拟模型的准确性。
CFD在实际工程中有广泛的应用。
在航空航天工程中，可以通过CFD模拟飞机在不同速度和姿态下的气动特性，优化设计和提高性能。
在汽车工程中，可以模拟车辆在高速行驶时的空气动力学性能，改进外形设计和减小气阻。
CFD简介
CFX是由英国AEA公司开发，是一种实用流体工程分析工具，用于模拟流体流动、传热、多相流、化学反应、燃烧问题。
其优势在于处理流动物理现象简单而几何形状复杂的问题。
适用于直角/柱面/旋转坐标系，稳态/非稳态流动，瞬态/滑移网格，不可压缩/弱可压缩/可压缩流体，浮力流，多相流，非牛顿流体，化学反应，燃烧，NOx生成，辐射，多孔介质及混合传热过程。
CFX采用有限元法，自动时间步长控制，SIMPLE算法，代数多网格、ICCG、Line、Stone和BlockStone解法。
能有效、精确地表达复杂几何形状，任意连接模块即可构造所需的几何图形。
在每一个模块内，网格的生成可以确保迅速、可*地进行，这种多块式网格允许扩展和变形，例如计算气缸中活塞的运动和自由表面的运动。
滑动网格功能允许网格的各部分可以相对滑动或旋转，这种功能可以用于计算牙轮钻头与井壁间流体的相互作用。
CFX引进了各种公认的湍流模型。
例如：k-e模型，低雷诺数k-e模型，RNGk-e模型，代数雷诺应力模型，微分雷诺应力模型，微分雷诺通量模型等。
CFX的多相流模型可用于分析工业生产中出现的各种流动。
包括单体颗粒运动模型，连续相及分散相的多相流模型和自由表面的流动模型。
3FLUENT编辑FLUENT是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%。
举凡跟流体，热传递及化学反应等有关的工业均可使用。
它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。
其在石油天然气工业上的应用包括：燃烧、井下分析、喷射控制、环境分析、油气消散/聚积、多相流、管道流动等等。
Fluent的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。
cfd 原理
cfd 原理CFD，即计算流体动力学，是一种通过数学模型和数值方法来研究流体运动和传热传质问题的工程领域。
在工程设计和研究中，CFD技术被广泛应用于飞机、汽车、船舶、建筑等领域，以优化产品设计、提高性能、降低成本。
CFD原理的基础是流体动力学和数值计算方法。
流体动力学是研究流体运动规律的一门学科，其基本方程是质量守恒、动量守恒和能量守恒方程。
数值计算方法是将偏微分方程离散化为代数方程，通过计算机来求解流体运动的数值解。
CFD技术将流体动力学理论和数值计算方法相结合，通过数值模拟来研究流体流动、传热传质等问题。
在CFD模拟中，流体被分解为无限小的体积元，通过数值方法求解体积元之间的动量、能量、质量传递。
通过将流体域网格化，建立数学模型和物理模型，可以模拟复杂的流体流动现象。
CFD技术可以实现对流体流动、传热传质等物理现象的定量分析和预测，为工程设计提供重要依据。
CFD在工程领域的应用非常广泛。
比如在飞行器设计中，CFD技术可以模拟飞机在不同飞行状态下的气动性能，优化机翼形状、提高升力和降阻力。
在汽车工程中，CFD可以模拟车辆在高速行驶时的气动性能，优化车身外形、降低风阻；在船舶工程中，CFD可以模拟船舶在水中的流动情况，优化船体形状、提高速度和稳定性。
除了工程设计应用，CFD技术还被广泛用于环境保护、气象预报、火灾模拟等领域。
通过CFD技术可以模拟大气环流、污染物扩散、火灾蔓延等现象，为环境保护和灾害预防提供科学依据。
总的来说，CFD技术在工程领域的应用已经非常成熟，为工程设计和科学研究提供了重要的工具和方法。
随着计算机技术的不断发展和CFD模拟方法的不断改进，相信CFD技术在未来会有更广阔的应用前景，为工程领域的发展做出更大的贡献。
CFD模拟仿真理论知识：理解与应用
CFD模拟仿真理论知识：流体仿真应用
本文将介绍CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）模拟仿真理论知识的原理、方法和应用。
通过本文对CFD的深入理解，并了解如何运用这一理论解决实际问题。
一、CFD模拟仿真理论知识概述
CFD是一种通过计算机模拟和分析流体流动、传热、化学反应等自然现象的学科。
它广泛应用于航空航天、能源、建筑、环境科学、生物医学等领域。
CFD模拟仿真理论知识是CFD的核心，它包括流体动力学基本原理、数值计算方法和计算机程序设计等。
二、CFD模拟仿真基本原理和方法
1.基本原理：CFD基于牛顿第二定律和连续介质假设，通过数值方法求解流体控制方程，如Navier-Stokes方程，以获得流场的定量描述。
2.数值计算方法：常用的CFD数值计算方法包括有限差分法（Finite Difference Method，FDM）、有限元法（Finite Element Method，FEM）、有限体积法（Finite V olume Method，FVM）等。
这些方法将连续的流体流动问题离散为一系列离散点上的数值计算问题，通过求解这些离散点上的数值，得到流场的近似解。
3.计算机程序设计：为了实现CFD模拟仿真的自动化，我们需要编写计算机程序。
常用的编程语言包括Fortran、C++、Python等。
程序应包含建模、离散化、求解和后处理等步骤。
三、CFD模拟仿真难点与挑战。
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CFD++/CAA++介绍
张杰博士
2009年9月24日
报告内容
¾气动分析软件CFD++/CAA++介绍¾CFD++/CAA++小结
CFD++的UNIFIED原则
CFD++的软硬件平台支持
CFD++的流动求解范围
CFD++的数值方法
CFD++的高效解决方法
CFD++的非定常处理
CFD++的湍流和转捩
CFD++的湍流模型
CFD++的物理模型
CFD++的重点应用领域
CFD++的精度
CFD++的可信度
CFD++的效率
Benchmark:DLR模型
Benchmark:阻力预测
Benchmark:阻力预测
典型应用:F18战斗机
典型应用:直升机
典型应用:飞机模拟
典型应用:大规模数值模拟
CFD++求解高速流动-轨道器
CFD++求解高速流动-X38
¾Mach 6.0 ,40.0 degree angle of attack;
¾turbulent flow single equation Rt
model, wall function;
¾heat transfer effects.
The pictures show vehicle:
¾wall pressure and temperature;
¾representative streamlines;
¾crossflow behavior.
CFD++求解高速流动-导弹
Aerodynamics of Non-Axisymmetric Missiles:
¾For the U.S Army Research Laboratory;
¾Matched well with experiment data;
CFD++求解高速流动-火箭分离
Stage Separation:
¾For the U.S Army Research Laboratory;
¾Show moving mesh ability of CFD++;
¾Matched well with experiment data.
CFD++求解高速流动-化学反应
¾Free Stream Mach number 5.9
¾Plume expands to Mach 12.0
¾15 Species, 18 Reactions ,Total of 21 equations
¾Captured the re-compression point successfully
¾Matched experimental data very well
CFD++求解高速流动-预混燃烧
实验纹影
甲烷
水
温度
CFD++求解高速流动-高超进气道
¾Mach number 8.3,250,000 cells
¾Y+~60,with wall function and heat transfer
¾One equation Rt model turbulent model
¾Matched experimental data very well
CAA++介绍
计算气动声学背景介绍
计算气动声学（CAA ）为气动力学和声学交叉的分支学科，着重研究流动及其物体作用导致噪声的机理。
声场脉动量比流动物理参数量级相差悬殊，对时间、空间离散格式要求较高，否则数值误差会掩盖噪声效应； 空间、时间尺度范围较宽，造成计算域较大，对计算机资源提出很高要求。
1992年，美国ICASE 和NASA 联合举办了讨论会，确立了（CAA ）的地位。
CAA 理论的发展以声学模拟理论的建立为标志，其主要特点有：
CAA++的技术创新
先进的气动声学求解工具NLAS。
气动声学预测不再受经验模型或LES的限制；
RANS/LES NLAS
CAA++ CFD++
CAA++
混合CAA++
CAA++特点
全频域分析；
先进的亚网格噪声源随机模型； 解析拓展未求解尺度和远场。
喷管流动噪声分析
NLAS simulation of the near-field transonic jet flow
¾a transonic cold air jet issuing from a converging nozzle section;
¾The initial statistics for the acoustics solver were computed using a cubic k-epsilon RANS model;
¾the acoustics data was subsequently interpolated on to an acoustics mesh with a reduced outer domain and relaxed near-wall stretching;
¾far-field boundary treatment allowed NLAS to operate on a mesh of approximately 500,000 cells, compared with 3.5 million for that of the initial steady-state RANS calculation.
Acoustics Simulation of the Flow-Induced Noise from a Transonic Jet:
三段翼型噪声计算结果
NLAS simulation of high-lift trap-wing configuration
¾low Mach number flow over a high-lift device;
¾The NLAS simulation is shown here in terms of the acoustic pressure radiated from the turbulent shear layers and, in particular, the separated flow in the slat cove.
Acoustics Simulation of the Flow-Induced Noise from a High-Lift Trap-Wing Configuration:
CFD++/CAA++小结
Thanks for your attention!。