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首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-01-12 23:42:22

这里添加的关键特性是,用户现在可以导入实体几何图形,然后在Fluent中生成用于运行CFD模拟的内部流体空间。这一切都是在水密工作流树封闭的流体区域功能。从理论上讲,人们可以只在ANSYS包中创建几何图形,而不需要外部CAD包。然而,我们仍然发现在将其导入SpaceClaim/Fluent之前,在外部CAD包中生成流体域更方便,这也是一种完全可接受的技术。

需要指出的是,SpaceClaim本身就是一个功能齐全的3D CAD工具。您可以从头开始创建几何图形,就像您可以在任何其他知名的CAD包中做的那样,尽管该接口确实需要一些时间来适应,因为没有详细说明如何构建3D部件的CAD操作树。使用直接建模方法,SpaceClaim需要一个不同于SolidWorks和Inventor更常见的参数建模方法的方式,body和face使用鼠标拉伸和拉伸,而不是先建立一个草图,然后通过指定尺寸的功能挤压/切割。

一旦watertight工作流程完成,网格已经创建,是时候设置CFD模拟参数了。此时,用户通过写入.msh文件来保存生成的网格。一般来说,经常写/保存是一个好主意,特别是当所有的物理/设置都通过写一个.cas文件来设置之后,以防事情变糟(双关语)。

Fluent中的网格划分是最新版本真正的亮点。这个过程现在很简单,工作流指导用户完成剩下的工作。体网格选项有四面体、六面体、多面体和多六面体。我们喜欢的一个特性是网格大小的预览,它允许用户在网格化之前看到计算单元的大小。这可以节省大量的时间,否则将浪费在网格太粗或太细的几何网格上。我们也喜欢自动切割完成后的网格,如下图所示。

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在最近的版本中,对native Fluent mesher的另一个更新是新的马赛克网格划分技术,也称为poly-hexcore。该网格创建了一个混合的六面体/多面体网格,其中流动对齐的六面体细胞在体流区创建,与墙壁对齐的多面体细胞和边界层细胞(充气层)在近壁使用。根据Fluent的文献,这种网格类型在总细胞计数方面显示出了类似于(或提高了)多面体(提高了速度)的改进。在测试内部流动几何形状时,我们能够很容易地创建一个聚六角网格。与我们使用相同的最小/最大细胞尺寸设置生成的多面体网格相比,poly-hexcore网格的细胞总数减少了约10%。我们还注意到,相比于相应的全多面体网格的约13.5分钟,聚六核网格的网格划分时间从3分钟(在4个核上)有所改善。这是一个相当快的速度(约4.5x),可以节省大量时间来生成更大、更复杂的网格。

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此外,对于这种类型的软件,可以使用并行网格划分,这可以利用更多可用的处理器来提高网格划分效率。

2.5 仿真计算

Fluent包括大量的数值求解器,用于高速情况下分离/简单求解和压力-速度耦合求解。如果您有可用的内核,或者可以在云中运行案例,那么Fluent是完全可并行的。作业可以通过用于设置案例的GUI在本地运行,也可以从命令行或作业提交脚本以批处理模式运行。用例可以在Linux中运行,即使它们是预先处理并在Windows中设置的,反之亦然。在仿真过程中可以自动保存/导出流场数据(全网格或某些预先设置的监控点/位置),这对于瞬态情况和调试特别方便。

我们喜欢的一个新特性是能够使用在启动之前设置的报告值来监视您的案例。例如,如果需要,您可以在每次迭代时报告跨越特定平面/边界的压力降。这也可以在模拟期间动态绘制,并且可以根据这些自定义报告创建收敛标准。我们知道这些特性在其他软件包中也有,它们是最近的Fluent版本中受欢迎的新特性。

虽然我们还没有测试它,ANSYS吹捧一些相当可观的性能改进,通过使用GPU处理器流畅的计算。我们认为实际的性能改进会随着具体的情况而有很大的不同。

另一个新特性是能够在GUI中创建field function,并且可以基于任何现有的流场参数,如压力、密度等。这些函数可以并且很可能会取代更复杂的用户定义函数(udf),后者需要用C编程语言编写一个经过编译的代码/脚本。

最后,ANSYS维护了一套测试用例,这些测试用例在每个版本之前都在软件上运行。此测试的目的是让用户验证软件是否按照文档执行,并向用户提供信心,使其能够在可容忍的精度范围内充分解决各种物理问题。我们强烈建议您查看列表,看看是否包括您的用例。

2.6 后处理

一旦模拟完成,就有几个选项可以对结果进行后期处理。通用的CFD后处理能力在Fluent中是存在的,比如等高线、流线、矢量,以及通过XY图分析数据。另一个选项是CFD-Post,它也提供类似的功能。对于暂时的情况,使用CFD-Post可能更容易,但我们认为这实际上取决于用户的偏好。我们这样做,你可以保存一个状态文件在CFD-Post (.cst)。如果您有很多情况下运行的是相同的几何图形(或类似的几何图形),并且您希望确保所有的绘图是一致的,那么这是很方便的。可以首先加载状态文件,然后将每种情况的结果(数据文件)导入状态。如果创建了流线、等值线和XY图,则不必为每个数据文件重新创建它们,因为它们存储在状态文件中。

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Ensight是一个ANSYS新收购的软件,是一个完全不同的后处理选择。不幸的是,我们不熟悉它,但已经看到一些特殊的视频/图像在线展示可以做什么。它似乎能够显示固体有限元模型的结果以及流体CFD的情况下,可以相当令人印象深刻的分析和动画的流体-身体的相互作用数据。这个强大的工具附带了流利的语言,如果您还没有掌握它,那么值得花时间去研究一下。

2.7 总结

拥有强大的CFD历史、尖端技术和不断升级的代码库和功能、为众多流程案例类型提供准确和有效结果的声誉、强大的用户基础和社区,以及拥有大量在线资源和网络研讨会的专门客户支持,整体Fluent是一个强大的多物理软件平台。最近增加的功能大大提高了它的易用性。

优点:强大,有效和有效的数值方法,全套的物理和多物理能力

缺点:需要独立的软件进行预处理(SpaceClaim)和高级的后处理(Ensight),成本高昂

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