xflow 培訓(xùn)講稿 - 計算流體動力學(xué)簡介

1、北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-51Xflow基礎(chǔ)培訓(xùn)計算流體動力學(xué)簡介Henry2014年4月北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-52Xflow概述和使用流程234Xflow用戶界面Xflow前處理Xflow后處理5計算流體動力學(xué)簡介1內(nèi)內(nèi) 容容練習(xí)：直管流動（Pipe)6北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-53關(guān)于樹優(yōu)公司公司使命：優(yōu)化技術(shù)代表了CAD/CAE發(fā)展的未來，我們致力于將仿真和優(yōu)化技術(shù)融合創(chuàng)新，通過全面的技術(shù)支持提高客戶產(chǎn)品研制和創(chuàng)造能力業(yè)務(wù)模式：銷售50%+服務(wù)40%+開發(fā)10%核心產(chǎn)品：優(yōu)化：Isight-PE, TOSC

2、A, Sculptor等仿真：XflowXflow, , EDAM,Abaqus等辦事處：北京、西安、深圳、香港合作伙伴： 達索Simulia, MSC, 德國FE-Design等CAD設(shè)計建模CFD/FEA仿真模擬MDO*優(yōu)化Integration集成仿真驅(qū)動設(shè)計北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-541 計算流體動力學(xué)簡介計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是通過計算機數(shù)值計算和圖像顯示，對包含有流體流動和熱傳導(dǎo)等相關(guān)現(xiàn)象的系統(tǒng)所做的分析。CFD可以看做是在流體基本方程（質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒）控制下對流動的數(shù)值模擬。

3、北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-551 計算流體動力學(xué)簡介 CFD的基本思想可以歸結(jié)為：把原來在時間域及空間域上連續(xù)的物理量的場，如速度場和壓力場，用一系列有限個離散點上的變量值的集合來代替，通過一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點上場變量之間關(guān)系的代數(shù)方程組，然后求解待數(shù)方程組獲得場變量的近似值。北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-561 計算流體動力學(xué)簡介 通過這種數(shù)值模型，我們可以得到極其復(fù)雜問題的流場內(nèi)各個位置上的基本物理量（如速度、壓力、溫度、濃度等）的分布，以及這些物理量隨時間的變化情況，確定漩渦分布特性、空化特性及脫流區(qū)等。 還可據(jù)此算出相關(guān)的

4、其他物理量，如旋轉(zhuǎn)式流體機械的轉(zhuǎn)矩、水力損失和效率等。 此外、與CAD聯(lián)合，還可進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等。北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-571 計算流體動力學(xué)簡介 CFD方法與傳統(tǒng)的理論分析方法、實驗測量方法組成了研究流體流動問題的完整體系，“三維”流體力學(xué)示意圖單純單純實驗測試實驗測試單純單純理論測試理論測試計算流體計算流體動力學(xué)動力學(xué)指導(dǎo)基礎(chǔ)驗證基礎(chǔ)補充北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-581 計算流體動力學(xué)簡介工作步驟建立數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型建立數(shù)值離散化建立數(shù)值離散化方法方法編制程序和進行編制程序和進行計算計算顯示計算結(jié)果顯示計算結(jié)果為了能高效準確地完

5、成這些工作，我們需要選擇合適的CFD軟件，Xflow得到了很多企業(yè)和學(xué)者們的親睞。北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-592 Xflow概述XFlow與傳統(tǒng)CFD軟件比較 傳統(tǒng)CFD XFlow 離散方法 結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格 網(wǎng)格劃分方法 區(qū)域加密 基于粒子的波爾茲曼方法 自適應(yīng)動態(tài)細化 湍流模型 RANS: 經(jīng)驗?zāi)Ｐ头N類繁多 需要校驗?zāi)Ｐ蛥?shù) LES大渦模擬 數(shù)值方法 線性和非線性處理 數(shù)值穩(wěn)定性要求 拉格朗日方法 北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5102 Xflow概述傳統(tǒng)CFD工作效率評估 80% 10% 10% 事實上，完成一個CFD作業(yè)的人工工作

6、基本都消耗在網(wǎng)格生成上，而這個人工工作量多少年來都沒有明顯的減少，與人工的熟練程度無關(guān)。 CFDer 北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5112 Xflow概述XFlow工作效率評估 30% 30% 40% 總工作量總工作量 極小的人工工作量 北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5122 Xflow概述-應(yīng)用自由液面、晃蕩問題北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5132 Xflow概述-應(yīng)用自由液面、飛濺潤滑問題北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5142 Xflow概述-應(yīng)用預(yù)測氣動噪聲北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2

7、022-7-5152 Xflow概述-應(yīng)用復(fù)雜運動條件下的暖通HVAC流場北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5162 Xflow概述-應(yīng)用單通閥運動問題北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5172 Xflow概述-應(yīng)用水泵流場分析北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-518前處理計算參數(shù)設(shè)置后處理環(huán)境參數(shù)設(shè)置、幾何模型運動方式、邊界條件，迭代參數(shù)設(shè)置。幾何模型創(chuàng)建、修補、簡化以及調(diào)整面的法向以保證所有面的法向均指向流體域。氣動系數(shù)、速度場、壓力場、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)結(jié)果的讀取。主要計算流程主要計算流程2 Xflow使用流程北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http

8、:/ 2022-7-5193 Xflow用戶界面（GUI）北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5203 Xflow用戶界面（GUI） 窗口、工具欄顯示與隱藏 窗口位置調(diào)整用戶界面常規(guī)操作北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-521項目樹3 Xflow用戶界面（GUI）北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-522信息窗口Sim time 物理時間；Stability param 衡量計算收斂與否，數(shù)值范圍為01；Wall clock 每一時間步計算所耗費的實際時間。3 Xflow用戶界面（GUI）北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-52

9、3時間控制軸幀數(shù)當(dāng)前幀數(shù)已計算過的幀數(shù)當(dāng)前幀數(shù)所對應(yīng)的物理時間3 Xflow用戶界面（GUI）北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-524縮放：滑動中鍵旋轉(zhuǎn)：Alt + 左鍵平移：Alt + 中鍵圖形窗口基本操作動作俯視圖仰視圖左視圖右視圖前視圖后視圖透視圖合適大小渲染模型3 Xflow用戶界面（GUI）北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-525背景網(wǎng)格顯示3 Xflow用戶界面（GUI）北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5264 前處理-幾何部分Main menu Geometry Import Geometry or 直接將幾何文件拖入圖形窗

10、口常用格式：iges、stl、step等 幾何導(dǎo)入常用操作表面網(wǎng)格顯示；幾何模型顯示方式；幾何特性顯示；尺寸標注。北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5274 前處理-幾何部分導(dǎo)入模型后單擊模型選中并右擊以bounding box形式顯示（如右上圖所示），選擇Main menu Geometry show/hide holes 或者直接選擇工具欄圖標 ，模型如存在縫隙，會以高亮白線高亮白線顯示，如右中圖所示。檢查模型的密封性性模型修補選擇模型進入菜單Main menu Geometry healingcomplete healing，模型修補后，白線會消失，如右下圖所示。北京樹

11、優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5284 前處理-幾何部分面的法向面的法向為面的法向為z軸軸通過背面剔除來處理面的方向。簡言之，所看到的面是透明的則指向里側(cè)透明的則指向里側(cè)，看到是非看到是非透明的則指向外側(cè)透明的則指向外側(cè)。Select shape Right click in Graphic View Back-face culling 面的法向為負面的法向為負z軸軸面的法向調(diào)節(jié)Select shape Right click in Graphic View Reverse orientation北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5294 前處理-幾何部分流體

12、域的確定法向指向外面，流體域在模型外面法向指向外面，流體域在模型外面法向指向里面，流體域在模型里面法向指向里面，流體域在模型里面面的法向所指側(cè)。北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5304 前處理-幾何部分當(dāng)?shù)刈鴺讼邓械淖儞Q和旋轉(zhuǎn)都是基于當(dāng)?shù)刈鴺讼?創(chuàng)建幾何時，其當(dāng)?shù)刈鴺讼的J置于全局坐標系的(0,0,0) 點。 改變當(dāng)?shù)刈鴺讼?Select shape Right click in Graphic View Modify CoG/CoR position 相對變化量模型重心位置北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5314 前處理-幾何部分 幾何變換 1、在項

13、目樹下可選變換方式： 位置 （position）、 方向 （orientation） 2、在Transform Tool工具欄 絕對位置Absolute position (New position) 相對偏移Relative position (Offset) 任意旋轉(zhuǎn)Arbitrary rotation (Pivot, Rotation axis and Angle) 縮放 Size (Scale) 先按回車鍵顯示變換預(yù)覽，先按回車鍵顯示變換預(yù)覽，“Apply all” 按鈕應(yīng)用。按鈕應(yīng)用。 北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5324 前處理-幾何部分平移旋轉(zhuǎn)45度放大三倍北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-5335 Xflow后處理后處理主要包括氣動系數(shù)、速度場、壓力場、溫度場、聲場、渦流強度、流體分布等參數(shù)結(jié)果的讀取。北京樹優(yōu)信息技術(shù)有限公司http:/ 2022-7-534北京總部：東城區(qū)崇文門外大街3號新世界中心公寓707室Tel: 010-6213-2969M