Fluent-卡門(mén)渦街算例流程.ppt

1、卡門(mén)渦街算例流程,動(dòng)機(jī),自然界幾乎所有流動(dòng)都是瞬態(tài)的 下列情況可以近似為穩(wěn)態(tài): 忽略瞬態(tài)的脈動(dòng) 引入整體的時(shí)間平均來(lái)消除瞬態(tài)影響 CFD中使用穩(wěn)態(tài)方法的好處是 更少的計(jì)算資源 更容易后處理和分析 許多應(yīng)用要求使用瞬態(tài)求解: 氣動(dòng)（飛機(jī)、機(jī)車(chē)等） 渦脫落 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 動(dòng)靜干涉，失速，喘振, 多相流 自由液面，氣泡動(dòng)力學(xué) 變形域 內(nèi)燃機(jī)燃燒，投放 瞬態(tài)換熱 瞬態(tài)加熱或冷卻,瞬態(tài)流動(dòng)的根源,自然發(fā)生的瞬態(tài)流動(dòng) 由于流體中不穩(wěn)定性的增長(zhǎng)或者非平衡的初場(chǎng)引發(fā)的瞬態(tài)流動(dòng) 例如：自然對(duì)流，湍流渦，流動(dòng)波（重力波、激波） 強(qiáng)迫瞬態(tài)流動(dòng) 時(shí)間平均的邊界條件，源項(xiàng)引起的瞬態(tài)流動(dòng) 例子：噴嘴的脈沖，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)靜干涉

2、,Kelvin-Helmholtz Cloud Instability,Buoyant Box Falling Into a Pool of Water,瞬態(tài)CFD分析,模擬指定時(shí)間內(nèi)的瞬態(tài)流場(chǎng) 可以通過(guò)以下方法求解: 穩(wěn)態(tài)解 流場(chǎng)不再隨時(shí)間變化 時(shí)間周期解 流場(chǎng)形態(tài)隨時(shí)間脈動(dòng)重復(fù)出現(xiàn) 目標(biāo)可以簡(jiǎn)化為分析預(yù)定時(shí)間間隔的流動(dòng) 自由表面流 移動(dòng)的激波 抽取關(guān)心的變量 特征頻率 （如：斯德魯哈爾數(shù)） 時(shí)間平均或/RMS值 時(shí)間相關(guān)的參數(shù)（如，熱固體的冷卻時(shí)間，污染物的停留時(shí)間） 特殊數(shù)據(jù)（快速傅立葉變換）,瞬態(tài)流動(dòng)模擬流程,激活瞬態(tài)求解器 設(shè)置物理模型和邊界條件 允許設(shè)置瞬態(tài)邊界條件UDF 或分布文

3、件 指定初場(chǎng) 最好用有物理意義的初場(chǎng)，如穩(wěn)態(tài)流場(chǎng) 求解器設(shè)置，監(jiān)測(cè)設(shè)置 設(shè)置動(dòng)畫(huà)和數(shù)據(jù)輸出選擇 選擇時(shí)間步和最大迭代次數(shù) 設(shè)定時(shí)間步數(shù) 計(jì)算,激活瞬態(tài)求解器,在 General 菜單下選擇Transient 按鈕: 開(kāi)始執(zhí)行迭代前，需要設(shè)置附加的控制 求解器設(shè)置 動(dòng)畫(huà) 數(shù)據(jù)輸出 /自動(dòng)保存選項(xiàng),選擇瞬態(tài)時(shí)間步長(zhǎng),在Run Calculation菜單中設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)， t t 必須小到能解析和時(shí)間相關(guān)的特征。確定每個(gè)時(shí)間步的最大迭代步內(nèi)能收斂 時(shí)間步大致可按照下面公式估計(jì): 也可以選擇能解析流動(dòng)特征的時(shí)間步（在指定脈動(dòng)周期的情況下） 指定零時(shí)間步時(shí)迭代，求解器會(huì)僅僅在當(dāng)前時(shí)間步下收斂 對(duì)許多瞬態(tài)流

4、動(dòng)，PISO格式有助于加速收斂,瞬態(tài)模型選擇,自適應(yīng)時(shí)間步長(zhǎng) 基于局部截?cái)嗾`差自動(dòng)調(diào)整時(shí)間步長(zhǎng) 可以通過(guò) UDF指定 時(shí)間平均的統(tǒng)計(jì) 在使用 LES 時(shí)需要使用 在使用密度基求解器時(shí)，Courant 數(shù)定義了: 密度基顯式求解器的全局時(shí)間步長(zhǎng) 密度基隱式求解器的偽時(shí)間步長(zhǎng) 真實(shí)時(shí)間步長(zhǎng)仍然必須在迭代面板中定義,瞬態(tài)流動(dòng)模型 動(dòng)畫(huà),必須在計(jì)算前設(shè)置動(dòng)畫(huà) 動(dòng)畫(huà)幀在計(jì)算中寫(xiě)出并存儲(chǔ),創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)的其他方法,另外一個(gè)創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)的方法是利用Execute Commands 可以通過(guò)文本命令或宏定義在預(yù)定的迭代步或時(shí)間間隔，執(zhí)行哪些操作 這種方法在創(chuàng)建高質(zhì)量的動(dòng)畫(huà)結(jié)果時(shí)有用 定義生成動(dòng)畫(huà)幀（云圖、矢量圖等）并存

5、儲(chǔ)文件的命令. 利用第三方軟件把這些文件鏈接成動(dòng)畫(huà)文件（AVI, MPG, GIF, 等）,執(zhí)行迭代,最通常的時(shí)間推進(jìn)格式是迭代格式 求解器在當(dāng)前時(shí)間步收斂然后推進(jìn)到下一個(gè)時(shí)間步 當(dāng)Max Iterations/Time Step 達(dá)到時(shí)，或者收斂標(biāo)準(zhǔn)滿(mǎn)足時(shí)，時(shí)間推進(jìn)到下一步 各時(shí)間步依次收斂直至達(dá)到總時(shí)間步 必須定義初始化 設(shè)置流體域的初始質(zhì)量和流場(chǎng)的初始狀態(tài) 非迭代時(shí)間推進(jìn)法 (NITA) 可以用于更快速的計(jì)算時(shí)間,收斂行為,瞬態(tài)計(jì)算的殘差圖不一定能說(shuō)明收斂 下圖顯示了簡(jiǎn)單問(wèn)題的瞬態(tài)計(jì)算殘差圖 時(shí)間步長(zhǎng)的選擇應(yīng)該使得在一個(gè)時(shí)間步內(nèi)殘差下降三個(gè)量級(jí) 這將確保瞬態(tài)行為被解析,瞬態(tài)模擬的技巧,壓

6、力-速度耦合采用 PISO 格式，比標(biāo)準(zhǔn)SIMPLE 格式更易收斂 選擇合適的時(shí)間步長(zhǎng)以至每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)能收斂三個(gè)量級(jí) 每個(gè)時(shí)間步的迭代次數(shù)大約20次，減少時(shí)間步長(zhǎng)比增加每步的迭代次數(shù)要好 記住對(duì)瞬態(tài)問(wèn)題，精確的初場(chǎng)和邊界條件一樣重要，初場(chǎng)一定要符合真實(shí)物理?xiàng)l件 在計(jì)算前定義希望得到的動(dòng)畫(huà),卡門(mén)渦街算例總流程,網(wǎng)格生成 讀入網(wǎng)格 檢查網(wǎng)格 指定求解器類(lèi)型 設(shè)置湍流模型 從材料庫(kù)中調(diào)出材料,設(shè)置計(jì)算域的介質(zhì)屬性 指定邊界條件 求解設(shè)置，設(shè)置離散格式 初始化 求解 后處理,網(wǎng)格生成,創(chuàng)建項(xiàng)目文件 創(chuàng)建幾何體 初始化塊（2D or 3D） 創(chuàng)建parts、創(chuàng)建物質(zhì)點(diǎn),網(wǎng)格生成創(chuàng)建O-grid,創(chuàng)建

7、O-grid 選擇 Split Block Ogrid Block 選擇所有塊 選擇如圖所示的Faces 所有面位于幾何體的平坦部分 (SYMM, INLET OUTLET 面) 選擇面自動(dòng)選擇臨近的塊 屏幕混亂? 使用 F9切換到動(dòng)態(tài)模式 , 重新擺正模型以便觀察, 在使用F9 切換回選擇模式 單擊鼠標(biāo)中鍵并Apply,網(wǎng)格生成建立關(guān)聯(lián),關(guān)聯(lián)線(xiàn) O-grid 部分線(xiàn)關(guān)聯(lián) 其余邊界線(xiàn)關(guān)聯(lián) 注意： 邊線(xiàn)未關(guān)聯(lián)無(wú)法導(dǎo)出，關(guān)聯(lián)時(shí)最好是單獨(dú)關(guān)聯(lián) 關(guān)聯(lián)線(xiàn)時(shí)投影點(diǎn),網(wǎng)格生成確定網(wǎng)格尺寸,劃分線(xiàn)網(wǎng)尺寸,調(diào)整其他線(xiàn)尺寸,根據(jù)幾何體尺寸 來(lái)確定網(wǎng)格尺寸,網(wǎng)格生成查看網(wǎng)格質(zhì)量,網(wǎng)格生成導(dǎo)出網(wǎng)格,1.轉(zhuǎn)換為非結(jié)構(gòu)化求解器的網(wǎng)格,2.導(dǎo)出網(wǎng)格,根據(jù)模型維數(shù) 選擇2D或3D,讀入網(wǎng)格,檢查網(wǎng)格,查看網(wǎng)格尺寸、指定求解器類(lèi)型,指定求解器類(lèi)型,尺寸調(diào)整,從材料庫(kù)中調(diào)出材料,設(shè)置計(jì)