CFD——計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)

2017-03-03 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

其結(jié)構(gòu)為:

提出問題——流動(dòng)性質(zhì)(內(nèi)流、外流;層流、湍流;單相流、多項(xiàng)流;可壓、不可壓……),流體屬性(牛頓流體:液體、單組分氣體、多組分氣體、化學(xué)反應(yīng)氣體;非牛頓流體)

分析問題——建模——N-S方程(連續(xù)性假設(shè)),Boltzmann方程(稀薄氣體流動(dòng)),各類本構(gòu)方程與封閉模型。

解決問題——計(jì)算格式的構(gòu)造/選擇:有限元、有限差分、有限體積、譜方法等;程序的具體編寫/軟件的選用,后處理的完成。

成果說明——形成文字,提交報(bào)告,賺取應(yīng)得的回報(bào)。

CFD實(shí)現(xiàn)過程:

1.建?！锢砜臻g到計(jì)算空間的映射。

主要軟件:

二維:

AutoCAD:

大家不要小看它,非常有用。一般的網(wǎng)格生成軟件建模都是它這個(gè)思路,很少有參數(shù)化建模的。相比之下AutoCAD的優(yōu)點(diǎn)在于精度高,草圖處理靈活。可以這樣說,任何一個(gè)網(wǎng)格生成軟件自帶的建模工具都是非參數(shù)化的,而對(duì)于非參數(shù)化建模來說,AutoCAD應(yīng)該說是最好的,畢竟它發(fā)展了很多很多年!因此,在處理二維復(fù)雜流動(dòng)問題時(shí),大家最好首先想一向可不可以用AutoCAD實(shí)現(xiàn)。

CAXA:

使用方便,支持與AutoCAD之間的直接轉(zhuǎn)換。屬于低端CAD軟件。

三維:

CATIA:

航空航天界CAD的老大,法國(guó)人的東西,NB,實(shí)體建模厲害,曲面建模獨(dú)步武林。本身可以生成有限元網(wǎng)格,2003年又發(fā)布了支持ICEM-CFD的插件ICEM-CFD CAA V5。有了它和ICEM-CFD,可以做任何建模與網(wǎng)格劃分!該軟件的缺點(diǎn)是價(jià)格太貴,對(duì)計(jì)算機(jī)要求過高。

UG&I-deas:

總覺得EDS腦袋進(jìn)水了,收了I-deas這么久了,也才發(fā)布個(gè)幾百M(fèi)的UG NX 2.0,還被大家爭(zhēng)論來爭(zhēng)論去說它如何的不好用!其實(shí),軟件本身不錯(cuò),大公司用得也多,可是就這么打市場(chǎng),早晚是走下坡路。按CAD建模的功能來說它排不上第一,也不能屈居第二,尤其是加上了I-DEAS更是如虎添翼?，F(xiàn)在關(guān)鍵是看市場(chǎng)了。

Solidworks:

這哥們講的是實(shí)用主義,中端CAD軟件它絕對(duì)是老大,Solidedge功能是不比它差,但是Solidworks的合作伙伴可能是SE的十幾倍,接口也比SE多很多,要是你,你會(huì)選哪個(gè)?Autodesk Inventor也只能算是中端軟件,目前說來,我是處于觀望態(tài)度,看發(fā)展再?zèng)Q定。總之,Solidworks目前的發(fā)展如日中天,合作伙伴多如牛毛。用起來極其順手(呵呵,我的手,其它兄弟的我不知道)。這里極力向大家推薦的是ICEM-CFD DCI FOR Solidworks!有了這個(gè)東西畫個(gè)全機(jī)網(wǎng)格也就個(gè)把天!

Pro/E:

參數(shù)化建模的老祖

2.網(wǎng)格劃分——連續(xù)空間的離散化。

主要軟件:

ICEM-CFD(Ansys Inc):

最NB的CFD網(wǎng)格劃分軟件,主要四個(gè)模塊:Tetra(水平最高)、Hexa(用起來方便)、Global(難得的笛卡爾網(wǎng)格劃分軟件)、AutoHexa(算是垃圾,有那么一點(diǎn)點(diǎn)用處)。接口賊多,幾乎支持所有流行的CFD軟件!!!使用方便,一個(gè)月內(nèi)可以學(xué)會(huì),兩個(gè)月就可以針對(duì)課題努力了。

這個(gè)軟件還有后處理模塊Visual3,但是目前說來還沒有聽過哪個(gè)兄弟用過,我也沒用過。在我看來,該軟件還有一個(gè)特殊的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)CGNS格式支持得相當(dāng)?shù)暮?一旦CGNS標(biāo)準(zhǔn)化,它就更加如魚得水了。

Gridgen(Poinwise Inc):

你要學(xué)習(xí)網(wǎng)格理論,用它比較好,你要和它一起來完成網(wǎng)格,不能*它自動(dòng)給你個(gè)復(fù)雜網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分很好。幫助文檔有些標(biāo)新立異了,很多術(shù)語就是難為大家這些入門級(jí)別的,實(shí)體不叫實(shí)體,它非得說是Database,何必呢!

Gambit(Fluent Inc):

好學(xué)、好用。就是要拖著一個(gè)Exceed當(dāng)*山,功能強(qiáng)大。但是占用內(nèi)存比較多,常常會(huì)跑死機(jī)(不是個(gè)別的問題)。目前最新版本2.1.6,功能不見多大改善,導(dǎo)入幾何仍然需要手動(dòng)修復(fù)。

CFX-build(Ansys Inc):

基于Patran的非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分軟件,會(huì)Patran就會(huì)它!功能自不用說,Patran有多猛,搞FEA/CAE的兄弟都知道。

CFD-Geom(CFDRC Inc):

好學(xué),不過有些概念要仔細(xì)領(lǐng)會(huì),最好是對(duì)拓?fù)渑c網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、類型比較熟悉。

Patran(Msc Inc)、Hypermesh(Altair Inc):

這兩個(gè)不說了FEA方面的猛將,CFD也可以借鑒。

以上按功能和在CFD領(lǐng)域的適用范圍分類。

3。求解器——差分方程的求解。

主要軟件:

Fluent:

不可壓流動(dòng)的優(yōu)秀求解器,可壓流動(dòng)求解稍差,市場(chǎng)做得好,用的人多。非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器。它不是最好的,但是是最通用的,具體還是要看你的問題。幫助文檔我已經(jīng)全部翻譯了。

CFX5.x:

相當(dāng)于Fluent的分離求解器,Ma<2有效。基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。沒啥好說的,優(yōu)點(diǎn)找不到,缺點(diǎn)也沒什么。

CFX4.x:

化學(xué)反應(yīng)和多項(xiàng)流結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器,不了解,大家可以補(bǔ)充。

Star-CD:

源于英國(guó),日本也搞,我不喜歡有日本人的氣味!西交大用得比較多。

Phoenics:

英國(guó)佬的,由于決策上的失誤(網(wǎng)格處理方面的決策),目前仍在低谷,功能強(qiáng)大,但使用不方便,前處理太差。

CFDRC:

我最喜歡的求解器,功能比前面所有加起來的都多,解決問題極其廣泛,缺點(diǎn)是接口較差,幫助文檔有些做得較為馬虎,錯(cuò)別字,錯(cuò)誤的公式較多,要看懂它需要一定的基礎(chǔ)。

Cosmos Floworks:

Solidworks的一個(gè)插件,真是委屈它了,這世道美女都找有錢的主,它找的是Solidworks,和其它求解器相比,它是花瓶。

CFDesign:

Cosmos Floworks的金蘭姐妹,下嫁Pro/E,與Cosmos相比,各有千秋。

Numeca:

針對(duì)渦輪機(jī)械的,好東西,市場(chǎng)沒搞好,目前不得志。

說Numeca是針對(duì)渦輪機(jī)械的太委屈它了!!!前些天把它的幫助文檔過了一遍,發(fā)現(xiàn)它真是塊金子!!!因?yàn)樗牟罘指袷讲皇荈luent和CFX可以比擬的,在網(wǎng)格劃分方面也非常的有特色,像搞航天的學(xué)生們,老板如果不給買好軟件,可以考慮買這個(gè)。

Ansys Flotran:

4.后處理——求解結(jié)果的可視化與整理。

主要軟件:

Tecplot:

短小精悍,首選?？梢宰约壕幊烫幚頂?shù)據(jù),非常強(qiáng)大!實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理用它也絕對(duì)是首選。

CEI Ensight:

這個(gè)屬于對(duì)中國(guó)禁運(yùn)的軟件之一。不過由于網(wǎng)絡(luò)精神的存在,老美也不要奇怪中國(guó)人怎么會(huì)用它。特點(diǎn)是界面難看,使用復(fù)雜,啥都能做,難學(xué)。對(duì)于空間流場(chǎng)的顯示沒有任何一個(gè)其它的后處理軟件可以與其相比。

FieldView:

還可以,國(guó)外用得比較多,沒Tecplot平易近人。有些思路莫名其妙。俺不喜歡的說。

AVS Express:

沒指望學(xué)它,用它可以編個(gè)Tecplot!

還有一個(gè)——Matlab,不說了吧,這可是最靈活也是功能最強(qiáng)大的后處理軟件了,很多計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我都用它做。

5。報(bào)告處理:Scientific Workplace、MathType(公式編輯器,很需要);Word、Acrobat………………

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