fluent流体仿真步骤怎么设置可压缩流体？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2024-01-04 06:15 标签： fluent流体仿真步骤
导读：介绍Fluent和Mechanical流固耦合设置。Mechanical中Setup设置Number of Steps设置为 1 , Step End Time不能小于 所需计算的时间只允许单步载荷加载, 可通过重启计算来改变载荷; 或使 用Table数据列表来模拟随时间变化的载荷Time Duration由SC控制, 但是不能比Step End Time更大设置Auto Time Stepping = Off, Define By = Substeps, Number of Substeps
=1如果MAPDL的计算时间步长小于Fluent的时间步长, 可以 选择Auto Time Stepping或Multiple substeps，整个时间步长 是以sC当中设置的为准设置Define By = Time时要小心; SC中设置的时间步长会被 MAPDL采用 Time Integration- Analysis Data Management设置Solver Units = Manual设置Solver Unit System = mks 该设置表面将会采用选择的单位体系替换Workbench和 Mechanical的单位体系; 推荐用户采用该设置, 因为很多情况 下用户并不清楚其他电脑安装的Ansys软件默认为何种单位体 系 在瞬态计算中设置为On: 可考虑非定常效应 (如惯性等) 的影响也可以设置为Off, 则可以产生稳态结果：可以用来产生初 始化结果, Fluent仍然要设置为瞬态计算Large Deflection一般情况下均设置为On如果设置成Off, 则在计算过程中网格不会发生变形, 整个 耦合过程的载荷均作用在初始网格上 Restart ControlGenerate Restart Points = Program Controlled: 频率由SC控制Retain Files After Full Solver = Yes: 必须设置为Yes以允许重启计算Damping Control流体一般情况下均会提供阻尼主要用来模拟结构计算中的能量耗损Numerical Damping Value = 0.1为默认值来模拟能量耗损; 如果耗损值是需要关注的量 Analysis Data Management设置Solver Units = Manual设置Solver Unit System = mks该设置表面将会采用选择的单位体系替换Workbench和 Mechanical的单位体系; 推荐用户采用该设置, 因为很多情况下用户并不清楚其他电脑安装的Ansys软件默认为何种单位体系 Mechanical设置流固耦合交界面当交界面出现明显的转折角度时, 应当将 2 个面分开, 避免出现数据 映射问题一个面只能包含在一个Fluid Solid Interface内 流固耦合交界面不能出现重合现象可以使用接触探测功能查看FSI交界面的接触情 况 可能会在Fluent中引起拓扑结构问题可以采用Contact Offset来模拟接触, 同时无需把接触间隙设置为 0 避免在Fluent中引起拓扑结构问题流体会在间隙处发生泄漏: 有可能会对计算结果有影响 但是一般情况下影响不大求解追踪Solution Track选择Solution Information, 选择Result Tracker > Deformation 在几何结构中选择一个节点, 或者在工具栏中选择 在选择一个网格节点计算完成后会自动生成一个图表, SC在求解过程中会更 新和显示监测数据的变化Structural+Thermal耦合计算为了在耦合面上同时传递结构和传热数据, Data to Transfer [Expert] 设置为All System Coupling Data Transfers此设置可激活传热数据的传输功能需要添加命令行, 激活耦合场单元, 并设置 结构热边界条件 Fluent中设置Set up区域和边界条件设置如常选择Dynamic Mesh, 设置Dynamic Mesh区域为System Coupling选项设置SC区域的面可以接受变形传递默认区域均为静止区域交界面动网格设置动网格区域的System Coupling耦合面, 可以 在Solver Option页面下勾选Solution Stabilization对于强耦合计算, 该参数可以加强力/变形 传递的稳健性, 避免计算发散 流体计算参考值设置可在Setting Up Physics设置参考压力为 0可设置其他参考尺寸、密度等，用于后续的 无量纲化参数分析参考压力设置为 0 , 则气动力等同于绝对压 力, 否则传递的为相对压力 FSI交界面设置对于需要进行热量交换的FSI交界面, 需要进 行设置以接收热交换数据设置相应的流固耦合交界壁面的thermal选项 为via System Coupling刚格匹配的共轭传热CHT交界面均可设置耦 合界面用于传递热量Fluent可以向外传递：温度、热流量、换热 系数和参考温度Fluent可以接收：温度、热流量 检测数据创建可以在FSI交界面上创建力、热量传递数据的 监测量获取每一个时间步的FSI交界力、热量传递数 据监测结果, 判断该时间步内计算是否收敛可以协助判断计算发散的原因勾选Report File和Report Plot来输出监测曲线 和监测文件 结果输出一般情况下Fluent的输出结果设置按默认即可可在Automatic Export页面下对输出格式、输 出间隔进行修改 对于可压/不可压流体的物性参数设置无论是对可压还是不可压流体, 建议流体的 密度都不要设置为常数; 对低速、高速气体 最后均设置为理想气体, 即密度是温度变化 的函数对于液体也要设置为可压缩液体（即使液体 的密度随温度和压力的变化很小），这对于 求解收敛有极大的好处 求解过程瞬态求解格式选择: 默认为1st隐式求解, 推 荐使用2st隐式格式求解 格式可能需要更小的时间步长以求得收敛 的结果时间步长和步数设置时间步长Time Step Size和步数Number of Times Steps是由System Coupling界面中的参 数来控制每个时间步内的最大迭代步数不要太大, 默 认值为 20 , 一般建议改为 10保存求解设置当在Fluent中修改了设置以后, 需要首先选 择 File > Save Project 保存案例点击图标中的Synchronize WB cell status使得 状态与WB保持同步 System Coupling（SC）界面的设置当结构和流体设置均完成后，System Coupling的Setup单元状态显示为绿色循环箭头右键点击Update进行更新，并双击打开System Coupling界面进行设置 操作界面分为：操作树、监测曲线显示、细节设置信息和秋姐儿信息显示4部分 System Coupling Analysis设置Duration Control: SC界面中对结构和 流体的求解时间长度进行统一控制Setup Control: 对瞬态计算, 为结构 和流体的时间步长设置时间步长和 结构、流体数据交换迭代步数对稳态计算, 设置结构和流体数据 交换迭代的步数 System Coupling Participants设置在SC的Participant下会显示结构和流 体的各个耦合交界面Fluent的各个壁面名称都会显示, 设 置为流固耦合交界面的可进行后续 匹配, 普通的壁面可向结构计算单 元单向传递气动力和换热数据Mechanical中的FSI交界面都会显示出来 按住Ctrl键同时选择需要匹配的流体和固 体耦合交界面, 然后右键选择Create Data Transfer完成创建 System Coupling Participants设置一组流固耦合交界面创建完成后会包括 2 个Data Transfer条目, 一个用来向结构单 元传递力, 一个用来向流体单元传递形 变对于流热耦合交界面创建完成后会包括3 个Data Transfer条目, 温度、换热系数、 近壁面温度对流热固耦合交界面, 会包含上述全部 的5个Data Transfer条目 Data Transfer Details设置Ramping当中包含2个选项None: 所有传递数据在第一个迭代交换 步一次性加载完成Linear to Minimum Iteration: 在整个时间 步数内, 载荷数据以线性方式逐步加载; 由Minimum Iteration数来控制 Execution Control设置intermediate Restart Data Output：设置中间过程保存文件的间隔，可以用来在计算中断以后进行重启计算 总结对于流固耦合计算而言, Mechanical Analysis Setting中的设置大部分情况下和一般计算均一致, 无需针对不同问题做大的改动需要在Mechanical中对需要传递变形的面设置为Fluid Solid Interface以进行后续的数据传递在Fluent中需要选择开启动网格Dynamic Mesh设置界面, 激活System Coupling选项来选择需要进行数据传递的耦合交界面可在Fluent中对耦合交界上的力、热量交换等数据创建计算监测点可在Mechanical中用Solution Trackers监测某个点的变形量在System Coupling界面中创建流固耦合数据交换面、计算步和时间步长; 设置保存计算文件的间隔, 防止计算过程中断后继续计算发布于 2022-08-01 13:48

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